氮族元素 Nitrogen group 氮族元素是元素周期表ⅤA 族的所有元素,包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)和Uup共计六种,这一族元素在化合物中可以呈现-3, 1, 2, 3, 4, 5等多种化合价,他们的原子最外层都有5个电子。最高正价都是 5价。
氮族元素在地壳中的质量分数分别为,氮0.0025%,磷0.1%,砷1.5*10-4%,锑2*10-5%,铋4.8*10-6%。
氮族元素原子结构特点是:原子的最外电子层上都有5个电子,这就决定了它们均处在周期表中第ⅤA族。它们的最高正价均为 5价,若能形成气态氢化物,则它们均显-3价,气态氢化物化学式可用RH3表示。最高氧化物的化学式可用R2O5表示,其对应水化物为酸。它们中大部分是非金属元素。
氮族元素随着原子序数的增加,由于它们电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,最终导致原子核对最外层电子的作用力逐渐减弱,原子获得电子的趋势逐渐减弱,因而元素的非金属性也逐渐减弱。比较明显的表现是它们的气态氢化物稳定性逐渐减弱(NH₃>PH₃>AsH₃);它们的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱(HNO₃>H3PO₄>H3AsO₄);另一方面,随着原子序数的增加,原子失去电子的趋势逐渐增强,元素的金属性逐渐增强,砷虽是非金属,却已表现出某些金属性,而锑、铋却明显表现出金属性。
化学反应
关于氮族元素的化学方程式见下
氮气
氮气与金属反应:3Mg N₂——→(点燃)Mg₃N₂
大气固氮:N₂ O₂——→2NO 2NO O₂——→2NO₂ 3NO₂ H2O——→2HNO₃ NO
氨
合成氨(人工固氮,工业制氨气):N₂ 3H₂—高温高压、催化剂→2NH₃
实验室制氨气:2NH4Cl Ca(OH)₂——→CaCl₂ 2 NH₃↑ H2O
氨气溶于水:NH₃ H2O——→NH₃ •H2O
氨水受热分解:NH₃•H2O——→NH₃↑ H2O
氨气与盐酸的反应(弱碱性):NH3 HCl——→NH4Cl
氨气与硫酸的反应(弱碱性):2NH3 H2SO4——→(NH4)2SO4
氨气与氯气的反应(还原性):8NH3 3Cl2——→6NH4Cl N2
铵盐
NH4Cl——→NH₃ ↑ HCl↑
NH₃ HCl——→NH4Cl (氨气和氯化氢气体向遇有白烟产生)
NH4HCO₃——→NH₃↑ H2O CO₂↑(碳铵要阴天深施的原因)
NH4 OH- ——→NH₃↑ H2O ( 铵根离子的检验)
硝酸
·制备
4NH₃ 5O₂—催化剂、△→4NO 6H2O
2NO O₂——→2NO₂
3NO₂ H2O——→ 2HNO₃ NO↑
·不稳定性
4HNO₃——→ 2H2O 4NO₂↑ O₂↑
·强氧化性
Cu 4HNO₃(浓)——→ Cu(NO3)₂ 2NO₂↑ 2H2O
3Cu 8HNO₃(稀) ——→ 3Cu(NO3)₂ 2NO ↑ 4 H2O
C (灼热) 4HNO₃(浓) ——→ CO₂↑ 4NO₂↑ 2H2O