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氮族元素概述一、氮族元素通性 周期系ⅤＡ族包括N、P、As、Sb、Bi五种元素称为氮族元素。 氮在地壳中的丰度为0.046%，氮主要以单质存在于大气中；磷在地壳中的丰度为0.118%，磷主要以磷酸盐形式分布在地壳中；砷、锑、铋是亲硫元素，它们在自然界中主要以硫化物矿形式存在。 性质 N P As Sb Bi 原子序数 7 15 33 51 83 相对原子质量 14.01 30.97 74.92 121.75 208.98 共价半径/pm 75 110 122 141 154.7 离子半径/pm M3- 171 212 222 245 － M3+ 16 44 58 76 98 M5+ 13 35 46 62 74 第一电离势(KJ/mol) 1402.3 1011.8 947.1 833.7 703.3 第一电子亲和势(KJ/mol) -7 71.7 77 101 100 电负性 （鲍林） 3.04 2.19 2.18 2.05 2.02 （阿莱－罗周） 3.07 2.06 2.20 1.82 1.67 １、原子结构与氧化数 ⑴、结构： 次外层电子数 价电子层结构 7N [He]2s22p3 2 nS2nP3 -3-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5 15P [Ne]3s23p3 8 -3,0,+3,+5 33As [Ar]3d104s24p3 18 -3,0,+3,+5 51Sb [Kr]4d105s25p3 18 -3,0,+3,+5 83Bi [Xe]4f145d106s26p3 18[+14(4f)] 0,+3,+5 ……………………………………………………………………………………………………… 元素名称 元素符号 主要化合价 原子 半径 元素性质 密度 熔沸点 氮 N -3，+1，+2，+3，+4，+5 逐渐增大 非金属性减弱 升高 升高 磷 P -3，+3，+5 砷 As 金属性增强 锑 Sb +3，+5 降低 铋 Bi ⑵、氧化态： ①、有获得3个电子成为-3氧化态而达到稀有气体结构的趋势，但要完全夺得3个电子成为-3价离子则困难，只有电负性较大的N和P在个别化合物中能成为-3价离子，如Li3N，Mg3N2，Na3P，Ca3P2等，但只能存在于干态，因N3-，P3-离子半径大，变形性强，遇水会强烈水解生成 NH3和PH3。 本族元素与电负性较小的元素化合时，可形成-3氧化态的共价化合物。 ②、本族元素与电负性较大元素化合时，主要形成氧化数为+3或+5的化合物，这与共价层电子相关，即前者相当于用3个np电子成键，而后者则用2个ns电子和3个np电子成键。 本族元素从上→下，+5氧化态化合物稳定性递减，而+3氧化态的稳定性递增。 ２、性质变化规律 N P As Sb Bi 单质物态：气 固 固 固 固 非金属元素 准金属元素 金属元素 I1──────────────────减小 X──────────────────减小 EA1─────────────────递增，负值减小 N在本族中半径最小，电负性最大，价电子层数为2，故具有一些与本族其它元素不同的特性。如形成化合物时，只有2s、2p轨道可用，故最高配位数为4；r小，故易形成重键。 共价半径(单键)/pm：N，70；O，66；F，64； (双键)/pm：N，60；O，55；F，(54)； (叁键)/pm：N，55；O，(51)；— 与氧族元素及卤素比较 ⑴、本族元素的金属性更强，同族从上到下非金属性向金属性过渡完整。 ⑵、ⅥＡ、ⅦＡ族元素均存在8-族数的负氧化态离子，本族则只有N和P两元素在固态下个别化合物中有-3氧化态离子，As，Sb，Bi不形成负离子。 ⑶、本族较重元素As，Sb，Bi出现“惰性电子对效应”(后面介绍) 二、氮及其化合物 １、氮 ⑴、制备： ①、工业上采用液态空气分馏法，利用N2(bp：75K)和O2(bp：90K)的沸点差异，蒸馏液态空气，N2先挥发。 ②、实验室利用加热NH4Cl饱和溶液和固体NaNO2的混合物来制备N2。 NH4Cl(饱和)+NaNO2N2+2H2O+NaCl 这个反应相当于加热NH4NO2溶液，NH4NO2N2+2H2O，自身氧化还原； 该反应生成的N2还含有NH3、NO、O2和水蒸气等杂质，要想制得较纯的N2可用(NH4)2Cr2O7加热分解，或将NH3通过红热的CuO：2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O (NH4)2Cr2O7N2+Cr2O3+4H2O，自身氧化还原；趣味实验，火山喷发。 ⑵、结构： 氮原子半径小