Anorganická chemie

Prvky V. A skupiny

Prvky: $\text{N}, \text{P}, \text{As}, \text{Sb}, \text{Bi}$

Obecná charakteristika

El. konfigurace ${}_7\text{N}{:} \ [{}_2\text{He}] \ 2\text{s}^2 \ 2\text{p}^3$

El. konfigurace ${}_{15}\text{P}{:} \ [{}_{10}\text{Ne}] \ 3\text{s}^2 \ 3\text{p}^3$

Dusík neexcituje, ostatní excitují

Neexcitované jsou 3-vazné, po excitaci jsou 5-vazné

Dusík může být i 4-vazný (1 koordinačně kovalentní vazba)

S rostoucím protonovým číslem ($Z$) klesá elektronegativita ($x$), roste kovový charakter, klesá stabilita oxidačního čísla $\text{V}$ a roste stabilita oxidačního čísla $\text{III}$

$\text{N}, \text{P}$ jsou nekovy; $\text{As}$ je polokov; $\text{Sb}, \text{Bi}$ jsou kovy

Dusík

Výskyt

• Volný: tvoří 78 % atmosféry

• Vázaný:

  $\text{NaNO}_3$ (chilský ledek) – rozpustný ve vodě

  $\text{KNO}_3$ (draselný ledek)

• Biogenní:

  Nukleové kyseliny, bílkoviny

Výroba

Destilace zkapalněného vzduchu

Příprava

Rozklad dusitanu amonného:

Rozklad dichromanu amonného:

Fyzikální vlastnosti

Plyn, bezbarvý, bez chuti, bez zápachu

Lehčí než vzduch

Chemické vlastnosti

Většinou 3-vazný, díky koordinačně kovalentní vazbě může být i 4-vazný

Oxidační čísla: $-\text{III}$ až $\text{V}$

3. nejelektronegativnější prvek

Ve sloučeninách s $\text{H}$ jsou molekuly spojovány vodíkovými můstky

Dusík se vyskytuje v molekulách $\text{N}_2$ – trojná vazba mezi atomy $\text{N}$ je velmi pevná (štěpení až při $4 \ 000 \ °\text{C}$); tyto molekuly jsou velmi málo reaktivní

Použití

Skladování: v ocelových lahvích se zeleným pruhem

• Inertní atmosféra – práce s hořlavinami, v žárovkách (spolu s $\text{Ar}$)
• Surovina pro výrobu – $\text{NH}_3, \text{HNO}_3, ...$
• V lékařství (kapalný dusík) – uchovávání tkání, "vypalování" bradavic

Chybějící zápis z hodiny dne 19. 4. 2023

Sloučeniny

Oxidy

$\text{NO}_2$ má nespárovaný elektron (značíme $\cdot$)

$\text{N}_2\text{O}_4$ ... dimer oxidu dusičitého – bezbarvý

Kyslíkaté kyseliny

• $\text{HNO}_2$:

  Slabá kyselina

  Je nestabilní

  Soli: dusitany

  Dusitany jsou jedovaté – vážou se na hemoglobin ($\text{Fe}^{2+}$) $\to$ methemoglobin ($\text{Fe}^{3+}$)

  Použití dusitanů: výroba organických barviv (= azobarviva – anilinové barvy, methyloranž, ...)

• $\text{HNO}_3$:

  Silná, jednosytná kyselina

  Je stabilní

  Koncentrovaná $\text{HNO}_3$ je obvykle 68%

  Skladuje se v tmavých lahvích – světlem se rozkládá:

  $$\text{HNO}_3 \longrightarrow \text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$$

Chybějící zápis z hodiny dne 26. 4. 2023

Fosfor

• Bílý ($\text{P}_4$):

  Nejreaktivnější, samozápalný na vzduchu

  Nerozpustný ve vodě, ale rozpustný v nepolárních rozpouštědlech

  Uchovává se pod vodou

  Páry na vzduchu světélkují

  Použití: chemické zbraně (např. napalm), dříve výroba zápalek

• Červený ($\text{P}_n$):

  Je pevný

  Není jedovatý

  Nerozpustný

  Použití: škrtátka zápalek

• Černý:

  Krystal tvořený atomy

  Nereaktivní

  Nerozpustný

  Je to polovodič typu N

Sloučeniny

Bezkyslíkaté sloučeniny

• Fosfan ($\text{PH}_3$):

  Prudce jedovatý plyn zapáchající po česneku

  Zásada

Fosfidy = binární sloučeniny $\text{P}$ a kovu

Reakcí s kyselinami produkují fosfan – př.:

Oxidy

• Oxid fosforitý ($\text{P}_4\text{O}_6$):

  Vyskytuje se jako dimer

  Prudce jedovatý

• Oxid fosforečný ($\text{P}_4\text{O}_{10}$):

  Není jedovatý

  Je silně hygroskopický = pohlcuje vzdušnou vlhkost

  Má silné dehydratační účinky = odebírá vodu z látek – př.:

  $$\text{P}_4\text{O}_{10} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{SO}_3$$

  Použití: vysoušení látek

Kyseliny

• Kyselina trihydrogenfosforná ($\text{H}_3\text{PO}_2$)

• Kyselina trihydrogenfosforitá ($\text{H}_3\text{PO}_3$)

• Kyselina fosforečná ($\text{H}_3\text{PO}_4$):

  Trojsytná, středně silná kyselina

  Skladuje se její 85% roztok

  Výroba:

  $$\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{CaSO}_4$$

  Použití: konzervant do nápojů, antikorozní ochrana kovů (= odrezovač)

  3 řady solí: dihydrogenfosforečnany ($\text{H}_2\text{PO}_4^-$), hydrogenfosforečnany ($\text{HPO}_4^{2-}$), fosforečnany ($\text{PO}_4^{3-}$)

  Dihydrogen- a hydrogenfosforečnany jsou rozpustné ve vodě $\to$ použití: rostlinná hnojiva

  Fosforečnany: ve vodě jsou rozpustné pouze ty odvozené od prvků v I. A skupině a od $\text{NH}_4^+$

  Hnojiva: $\text{KH}_2\text{PO}_4$, $(\text{NH}_4)_2\text{HPO}_4$, superfosfáty ($\text{Ca}(\text{H}_2\text{PO}_4)_2 + \text{CaSO}_4 \cdot 2 \ \text{H}_2\text{O}$)

Antimon

Použití

• CD, DVD

• Slitiny (např. liteřina):

  Slitina $\text{Sb}, \text{Sn}, \text{Pb}$

  Využití: při knihtisku

Arsen

Použití

• Polovodič typu N

• Dimer oxidu arseničitého ($\text{As}_4\text{O}_6$):

  Jed

  Otrušík = arseník = utreich

• Výroba léku salvarsan:

  Léčba syfilis

Bismut

Použití

• Výroba slitin:

  Snižuje teplotu tání slitin (> 100 °C)