吉林大学无机化学课件第15章__氮族元素.ppt

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1、第15章氮族元素da:15－1氮的单质N2:m.p.－210.00℃，b.p.－195.79℃，ρӨ1.25g·dm－315－1－1N2分子的结构1NN键长109.5pm一个键px-px；两个键，py-py和pz-pz，相互垂直2分子轨道式为[KK(σ2s)2(σ*2s)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2]键级为3，分解N2能量941.69kJ·mol-1对比氧分子的分子轨道：[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π*2py)1(π*2pz)1]氮原子的2s和2p轨道能量比较接近，形成分子时，2s和2p轨道相互

2、作用使σ2px轨道能量比π2py和π2pz高。15－1－2N2的化学性质与非金属反应：B、Si与氢气反应：N2+3H22NH3高温高压催化剂与氧气反应：N2+O22NO放电与金属反应：6Li+N22Li3N（IA族）3Ca+N2＝Ca3N2（IIA族）250℃△15－1－3N2的制备1工业制备液体空气分馏，出水和氧气150×105Pa左右压强下钢瓶运输和使用2实验室制备NH4Cl+NaNO2＝NaCl+2H2O+N2↑(NH4)2Cr2O7(s)N2↑+Cr2O3+4H2O8NH3+3Br2(aq)＝N2↑+6NH4Br2NH3+3CuON2↑+3H2O+3Cu

3、加热加热15－2氮的成键特征离子键同电负性较小的金属Li，Ca，Mg等形成二元氮化物2共价键同非金属形成化合物时，总是以共价键同其它原子相结合。大键：杂化的2p轨道的电子对可以参与成大键参与形成大键的几个原子尽可能共平面电子不再限定于某个原子的轨道中运动大键NO2分子的轨道杂化和成键示意图3配位键氮的化合物，作为电子对给予体向金属离子配位或N2分子的孤电子对也可以向金属离子配位。2pzda:15－3氮的氢化物15－3－1氨1氨的制备工业制备：1/2N2+3/2H2=NH3300×105~700×105Pa，约400~450℃实验室制备:2NH4Cl(s)

4、+Ca(OH)2(s)CaCl2(s)+2NH3↑+2H2OMg3N2+6H2O＝3Mg(OH)2+2NH3↑3氨的物理性质气态：常温常压下是具有刺激性气味的无色气体溶液：在20℃时ldm3水可溶解700dm3氨液态：2NH3NH4++NH2-KӨ=1.910-33（－55℃)2氨分子的结构不等性sp3杂化，有一对孤电子对，分子呈三角锥形结构，键角变小至10718′，偶极矩为1.66D4氨的化学性质[NH4+][OH-][NH3]KӨ==1.810-5原子晶体，熔点高，硬度大（2）取代反应2Na+2NH3＝2NaNH2+H23Mg+2NH3＝Mg3N2+3

5、H2↑NH4C1+3C12＝4HCl+NCl3（1）配位反应Ag++2NH3=[Ag(NH3)2]+(Cu2+、Co2+、Co3+、Ni2+…)配位H3N：+BF3＝H3N→BF3Lewis碱NH3+H2ONH4++OH-（3）氨解反应4NH3+COCl2＝CO(NH2)2+2NH4Cl4NH3+SOCl2＝SO(NH2)2+2NH4Cl2NH3+HgCl2＝Hg(NH2)Cl↓+NH4ClNH3以-NH2(氨基)取代其它化合物中的原子或原子团（4）氧化反应4NH3+3O26H2O+2N24NH3+5O24NO+6H2O2NH3+3Br2＝6HBr+N22NH3

6、+3CuO＝N2+3Cu+3H2O2NH4NO32N2+O2+4H2O5铵盐NH4+：半径143pm，和Na+是等电子体，与钾或铷盐类质同晶。NH4NO3(s)＝N2O(g)+2H2O(g)铵被氧化，爆炸NH4++H2ONH3+H3O+弱碱NH4CO3NH3↑+CO2↑+H2O热稳定性差NH4C1NH3↑+HCl↑(NH4)2SO42NH3↑+NH4HSO4(NH4)3PO43NH3↑+H3PO4△△15－3－2联氨1联氨的结构顺式反式N原子采取sp3杂化，3个σ键，氧化数为-2，N－N键长为145pm，N－H键长为102pm，∠HNH为108，∠NNH为10

7、2，扭转角为90～95，偶极矩μ=1.85D，顺式结构。2联氨的制备2NH3+C1O－＝N2H4+C1－+H2O(NH2)2CO+NaClO+2NaOH＝N2H4+NaCl+Na2CO3+H2O3联氨的化学性质N2H4＝N2+2H2;3N2H4＝N2+4NH3动力学上是稳定的，但在热力学上是不稳定。N2H4(aq)+H2O＝N2H5+(aq)+OH－KӨ＝8.7×10-7N2H5+(aq)+H2O＝N2H62+(aq)+OH－KӨ＝1.9×10-14N2H4(aq)+2X2＝4HX+N2氧化还原性4AgBr+N2H4＝4Ag+N2+4HBr15－3－3羟氨

8、NH2OH(aq)+H2