13郑州大学无机化学氮族元素摘要

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1、第14章氮族元素Chapter14Nitrogenfamilyelements基本内容和重点要求氮族元素通性氮及其化合物结构、性质和用途磷及其化合物结构和性质砷、锑、铋及其化合物盐的热分解重点要求掌握氮族元素通性，氮、磷及其化合物的结构和性质，了解砷、锑、铋及其化合物ⅤA族：N、P、As、Sb、Bi1.基本性质14.1氮族元素通性性质NPAsSbBi原子序数715335183氧化态-3—+5-3,+1,+3,+5-3,+3,+5+3,+5+3,+5共价半径/pm55110121141154.7离子半径/pmM3-171212222245-M3+16

2、44587698M5+1335466274I1(kJ/mol)14021011.8859.7833.7703.3E1(kJ/mol)-771.777101100电负性3.042.192.182.052.02单键键能167201146三键键能94248138014.1氮族元素通性∵价层的ns2,Z这一电子对稳定性这称为惰性电子对效应可见,+5氧化态的化合物会显示强氧化性。从NBi，+3氧化态稳定性，+5氧化态稳定性NPAsSbBi价电子构型ns2np3主要氧化数-3~-1,-3,+1,-3,+3,+3,+5+3,+5+1~+5+3,+5+5原

3、子半径r小大I1（影响r>Z）大小X（影响r>Z）大小3.氮元素的氧化态-吉布斯自由能图14.1氮族元素通性NO3-NO2HNO2NON2ON2NH3OH+N2H5+NH4+0.8031.070.9961.591.77-1.871.421.271.291.110.84H3PO4H4P2O6H3PO3H3PO2PP2H4PH30.940.38-0.499-0.508(-0.1)0.0-0.276-0.05-0.063H3AsO4HAsO2AsAsH30.560.247-0.60Sb2O5SbO+SbSbH30.580.152-0.51Bi2O5BiO

4、+BiBiH31.60.33-0.30APO43-H2P2O62-HPO32-H2PO2-PP2H4PH3??-1.565-2.05(-0.9)-0.8-1.12-0.73-0.89AsO43-AsO2-AsAsH3-0.68-0.675-1.43H3SbO64-SbO2-SbSbH3-0.40-0.66-1.34Bi2O4-Bi2O3BiBiH30.56-0.46?0BNO3-NO2NO2-NON2ON2NH2OHN2H4NH3-0.860.86-0.460.760.94-3.040.730.110.150.15-1.160.4214.2氮及

5、其化合物2.1氮在自然界中的分布和单质氮1.氮的物理性质氮在地壳中的质量百分含量是0.46%，绝大部分氮是以单质分子N2的形式存在于空气中。除了土壤中含有一些铵盐、硝酸盐外，氮唯一的矿物为KNO3硝石，NaNO3智利硝石；而氮却普遍存在于有机体中，是组成动植物体的蛋白质和核酸的重要元素。绝大部分的氮元素以单质状态存于空气中(N2气)。单质氮在常况下是一种无色无臭的气体，在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3,熔点63K,沸点75K，临界温度：126K，它是个难于液化的气体,在水中的溶解度很小，在283K时，一体积水约可溶解0.02体积的N2。

6、键级＝(8–2)/2=3N2分子轨道式：MO14.2氮及其化合物2.分子结构N:N:VBN2s22px12py12pz12s22px12py12pz1即：≡N3.化学性质N2是最稳定的双原子分子，室温下不活泼，常用作保护气体高温高压及催化剂存在下，N2可发生一些反应N2+O22NO放电N2+3H22NH3高温高压催化剂+N2MgCaBaAlMg3N2Ca3N2Ba3N2AlN14.2氮及其化合物N2与金属锂在常温下就可直接反应：6Li+N2=2Li3N4.氮的成键特征(1)形成离子键与电负性较小的金属形成二元氮化物，如Li3N,Ca3N2等，

7、形成N3-离子。不稳定，遇水分解(2)形成配位键N提供孤对电子，与金属离子配位如，[Cu(NH3)4]2+、[Pt(NH3)2(N2H4)2]2+(3)形成共价键●N为sp3杂化，如●N为sp2杂化，如：●N为sp杂化如：14.2氮及其化合物5.N2的制法NH4Cl+NaNO2NaCl+2H2O+N22NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2NH4NO2N2+2H2O单质氮一般是由液态空气的分馏而制得的，常以1.52×107Pa的压力把氮气装在气体钢瓶中运输和使用。纯度是氮气的一个重要技术参数，按国标,氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级，它

8、们的纯度分别为99.5％（O2≤0.5％），99.99％（O2≤0.01％）和99.999％（O2≤0.001％）。实验室