Hóa vô cơ ( phần 2 )

Hóa vô cơ ( phần 2 ) Nitơ, photpho thuộc phân nhóm chính nhómV. Nguyên tử của chúng có 5e ở lớp ngoài cùng (trong đó có 3e độc thân ở phân lớp np). Chúng là những phi kim Nitơ 1. Cấu tạo nguyên tử .
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hóa vô cơ ( phần 2 ) Hóa vô cơ ( phần 2 ) Nitơ, photpho thuộc phân nhóm chính nhómV. Nguyên tử của chúngcó 5e ở lớp ngoài cùng (trong đó có 3e độc thân ở phân lớp np). Chúng lànhững phi kimNitơ 1. Cấu tạo nguyên tử - Nitơ có cấu hình electron Do có 3 e độc thân nên nitơ có khả năng tạo ra ba liên kết cộng hoá trịvới nguyên tố khác. - Độ âm điện của N là 3, chỉ nhỏ hơn của F và O, do đó N có số oxihoá dương trong hợp chất với 2 nguyên tố này. Còn trong các hợp chấtkhác, nitơ có số oxi hoá âm. Số oxi hoá của N : -3, 0, +1, +2, +3, +4 và +5. - Nitơ tồn tại bền ở dạng phân tử N2 (N º N). - Nguyên tố nitơ tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị với tỷ vàlệ 272 : 1. Nitơ chiếm 0,01% khối lượng vỏ Trái Đất. Dạng tồn tại tự dolà những phân tử hai nguyên tử. 2. Tính chất vật lý Nitơ là chất khí, không màu, không mùi, không cháy, hoá lỏng ở -195,8 oC và hoá rắn ở -209,9oC. Nitơ nhẹ hơn không khí (d = 1,2506g/lít ở đktc), hoà tan rất ít trongnước. 3. Tính chất hoá học Vì có liên kết ba nên phân tử N2 rất bền, chỉ ở nhiệt độ rất cao mớiphân li thành nguyên tử. Do vậy ở nhiệt độ thường nitơ rất trơ, khôngphản ứng với các nguyên tố khác. Ở nhiệt độ cao, đặc biệt là có chất xúc tác, nitơ phản ứng với nhiềunguyên tố kim loại và phi kim. a) Tác dụng với hiđro Ở 400oC, có bột Fe xúc tác, áp suất cao, N2 tác dụng với H2. Phản ứngphát nhiệt: b) Tác dụng với oxi Ở 3000 oC ho ặc có tia lửa điện, N2 tác dụng với O 2. Phản ứng thu nhiệt: Ở nhiệt độ thường, NO hoá hợp ngay với O2 của không khí tạo ra NO2màu nâu: c) Tác dụng với kim loại: Nitơ không phản ứng trực tiếp với halogen, lưu huỳnh. 4. Điều chế và ứng dụng a) Trong công nghiệp : Hoá lỏng không khí, sau đó chưng cất phânđoạn và thu N2 ở -196 oC. b) Trong phòng thí nghiệm: Nhiệt phân 1 số muối amoni. Ví dụ: Nitơ chủ yếu được dùng để sản xuất amoniac, axit nitric, phân đạm, tạomôi trường lạnh. 5. Các hợp chất quan trọng của nitơ. a) Amoniac Phân tử NH3 tồn tại trong không gian dưới dạng tứ diện, góc liên kết là109o28 (ba liên kết tạo thành bởi 3 obitan lai hoá sp3 của N) Liên kết giữa N và 3H là liên kết cộng hoá trị có cực, cặp e dùng chunglệch về phía N. Phân tử NH3 là phân tử phân cực, ở N còn 1 cặp electrontự do làm cho NH3 tạo được liên kết hiđro. - Tính chất vật lý: NH 3 là chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí, tannhiều trong H2O (ở 20oC, một thể tích nước có thể ho à tan 700 thể tíchNH3 khí). NH3 hoá lỏng ở -33,6oC, hoá rắn ở -77,8oC. - Tính chất hoá học + Tính bazơ: NH3 là một bazơ vì có khả năng nhận proton. Kbazơ = 1,8.10 -3 * NH3 tác d ụng với axit tạo thành muối amoni: Dạng ion: Nếu thực hiện phản ứng giữa NH3 (khí) và HCl (khí) thì tạo thành đámkhói trắng - đó là những tinh thể rất nhỏ NH4Cl. * D ung dịch NH 3 làm xanh quỳ tím, làm hồng phenolphtalein * D ung dịch NH 3 tác dụng với dung dịch AlCl3, ZnCl2 tạo kết tủahiđroxit không tan trong NH3 d ư: + Đ iểm đặc biệt của NH3 là tạo phức với một số ion kim loại như Ag+,Cu2+, Ni2+, Hg2+, Cd2+,… Vì vậy, khi cho dung dịch NH3 tác dụng từ từ với dung dịch muối củacác kim loại trên thấy kết tủa (hiđroxit hoặc muối bazơ) sau đó kết tủa tanvì tạo phức: + Tính khử: NH 3 cháy trong oxi cho ngọn lửa màu vàng: NH 3 cháy trong Cl2 tạo khói trắng NH4Cl và NH3 + HCl = NH4Cl NH 3 khử được một số oxit kim loại: + Bản thân NH3 có thể bị nhiệt phân thành N2, H 2 : + Các muối amoni dễ bị nhiệt phân: NH 4HCO3 là bột nở, ở 60oC đã phân huỷ, được dùng trong công nghệthực phẩm. + Muối amoni nitrat bị nhiệt phân theo 2 cách: - Đ iều chế: Điều chế NH3 dựa trên phản ứng. Muốn phản ứng đạt hiệu suất cao cần tiến hành ở áp suất cao (300 -1000 atm), nhiệt độ vừa phải (400oC) và có bột sắt làm xúc tác. Khí N2 lấy từ không khí. Khí H2 lấy từ khí tự nhiên hoặc từ sản phẩm của phản ứng giữa cacbonvà H2O. - Ứng dụng: NH 3 dùng để điều chế axit HNO3, các muối amoni (NH4Cl, NH4NO 3),điều chế xôđa… b) Các oxit của nitơ. Nitơ tạo với oxi 5 loại oxit: N2O, NO, N2O3, NO2 và N2O5. Số oxi hoá: +1, +2, +3, +4, và +5. Chỉ có NO và NO 2 điều chế trực tiếp được. - NO 2 : khí không màu, mùi dễ chịu, hơi có vị ngọt. N2O không tácdụng với oxi. ở 500oC bị phân huỷ thành N2 và O2. - NO: khí không màu, đ ể trong không khí phản ứng với oxi tạo thànhNO2 màu nâu. - NO 2: khí màu nâu, rất độc, bị đime hoá theo cân bằng. Ở điều kiện thường, tồn tại hỗn hợp NO2 và N2O4. Tỷ lệ số mol NO2 :N2O4 p hụ thuộc nhiệt độ. Trên 100 oC chỉ có NO2 NO 2 là oxit axit hỗn hợp. Khi tác dụng với H 2O cho hỗn hợp hai axit: và Khi tác dụng với kiềm được hỗn hợp gồm muối nitrat và muối nitrit. Các oxit NO và NO2 thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với chất khửmạnh: Và thể hiện tính khử khi gặp chất oxi hoá mạnh n ...