V GURUXNING p – ELEMENTLARI

V GURUXNING p – ELEMENTLARI.
1. Umumiy xarakteristika
2. Azot, tabiatda uchrashi, olinishi, xossalari
3. Forfor, olinishi, xossalari, birikmalari
4. Fosforli ugitlar
Beshinchi guruxning p – elementlariga azot – N, fosfor – R, mish'yak – As, surma Sb va vismut Bi elementlari kiradi. Bu elementlar V – guruxning asosiy guruppacha elementlari xisoblanadi, azot bilan fosfor tipik metallmas, surma amfoter, mishyak va vismut metallardir.
Azot, fosfor, mishyak, surma va vismut atomlarining sirtki qavatida beshtadan (ya'ni S2 P3) elektron buladi. Azotdan vismutga tomon elementlarning atom radiuslari ortib boradi; chunonchi, azot atomi kichik atom, uning yakka boglanishdagi kovalent radiusi 0,71 0A ga teng. Fosforning kovalent radiusi 1,10 0A ga, mishyakniki 1,16 0A , surmaniki 1,34 0A va nixoyat vismut atomining kovalent radiusi 1,460A. Azot atomlari uzaro juda maxkam uch karrali bog (NN) xosil qiladi; azotning bir atomi atrofida faqat uchta kislorod atomi joylana oladi; fosfor, mishyak, surma va vismut atomlari uzaro faqat yakka boglarnigina xosil qiladi; ularning atomlari atrofida uchdan ortiq kislorod atomlari joylasha oladi.
Bu elementlarining uz birikmalaridagi oksidlanish darajalari +5 dan –3 ga kadar buladi. Azotdan fosforga utilganda elementlarning +5 valentlik xolati ancha mustaxkamlanadi; lekin fosfordan vismutga utgan sayin +5 valentlik xolatning mustaxkamligi kamayadi; N2O5 – P2O5-AS2O5-Sb2O5-Bi2O5 katorida N2O5 dan Vi2O5 ga utilganda kislotali xossalar susayib, asosli xossalar kuchayadi.
Bu guruppacha elementlarining 5 valenti xolatdagi gidroksidlari (HNO3, H3PO4, H3AsO4, H[Sb(OH)6]) da element atomining koordinasion soni azotdan surmaga utganda 3 dan 6 ga kadar ortadi, chunki surma atomining kavalent radiusi nisbatan katta bulganligi uchun uning atrofiga oltita kislorod atomi joylana oladi. Bu birikmalarning oksidlovchilik xossalari 5 valentli xolatning barkarorligi uzgarishiga muvofik keladi. Chunki HNO3 – nitrat kislota kuchli oksidlovchi lekin ortofosfat kislota H3PO4 xech kanday oksidlash xossalarni namoyon qilmaydi. Arsenat kislota H3AsO4 va stibat kislota N[Sb(OH)6] lar kislotali muxitda ma'lum darajada oksidlovchi moddalardir. Besh valentli vismutning birikmalari kislotali muxitdagina emas, xatto ishqoriy muxitda xam kuchli oksidlovchilardir.
Bu elementlarning +3 valentlik xolati azotdan vismutga utgan sayin mustaxkamlana boradi. Elementlarning +3 valentli xolatiga muvofik keladigan gidroksidlarining asosli xarakteri azotdan vismutga utgan sari kuchayib boradi; chunonchi: HNO2 va H3PO3 – kislotalar bulib, H3AsO3- amfoter xossaga ega (lekin bunda kislotali xossalar ustun turadi); Sb(OH)3; xam amfoter modda, ammo unda asosli xossalar ustun turadi; Bi (OH)3 esa faqat asos xossalariga ega, u amfotermas gidroksid. Bu gidroksidlar kaytarish va oksidlash xossalarini namoyon qila oladi. +3 valentlik xolatdagi As, Sb va Bi birikmalarining kaytaruvchilik xossalari As dan Bi ga utgan sayin kamayib boradi. N, P, As, Sb va Bi uzlarining vodorodli birikmalari – NH3, PH3, AsH3, SbH3 va BiH3 da – 3 ga teng oksidlanish darajaga ega; ularning gidridlari kislotali xossalarini namoyon qilmaydi. Bu gidridlarning xammasi xam kaytaruvchilardir. Bu xususiyat NH3 dan BiH3 ga utgan sayin kuchayib boradi.
V guruppaning asosiy guruppachasi elementlari nixoyatda katta axamiyatga ega. Masalan, azot oksil moddalar tarkibiga kiradi. Ogirlik jixatidan Yer pustlogining kariyb 4 . 10-2% ini azot tashqil etadi. Bu miqdorning kupchilik kismi atmosferada buladi. Fosfor Yer pustlogining 8 . 10-2% ini, mishyak 5 . 10-2% ini, surma 4 . 10-5% ini va vismut 2 . 10-5% ini tashqil qiladi.
Azot – tartib nomeri 7, atom ogirligi 14,0067; tabiatdagi barkaror izatoplari 14N va 15N bulib, 15N tabiatdagi barcha azotning atiga 0,365% ini tashqil qiladi; kolgani 14N dir. Elektron konfigurasiyasi K 2S22P3.
Azotning mavjudligini 1772 yilda D.Rezerford anikladi. 1774 yilda Lavuazye bu elementga «azot» deb nom berdi va uning mustaqil element ekanligini isbotladi.
Azot tabiatda erkin va boglangan xolatda uchraydi. Erkin azot N2 molekulalar xolida asosan atmosferada, boglangan azot esa Chili selitrasi NaNO3 va Xind selitrasi KNO3, shuningdek oksidlar tarkibida uchraydi.
Azotning eng katta manbai xavo bulganligi sababli uni xavodan olish mumkin. Buning uchun avvalo xavoni kuritib, namni yukotiladi; karbonat angidrid esa kalsiy gidroksid yoki ishqor eritmasiga yuttiriladi; shu tarika tozalangan xavo chuglangan mis ustidan utkazilganda mis kislorodni uziga biriktirib oladi; azot va inert gazlar esa ajralib koladi. Texnikada azot olish uchun suyuk xavoni fraksiyalab xaydash usulidan foydalaniladi. Suyuk xavo asosan azot va kisloroddan iborat; azotning qaynash xaroratsi 195,8o bulib, kislorodning qaynash xaroratsi – 183o dan pastdir; binobarin, suyuk xavodan avval azot, keyin kislorod buglanadi.
Laboratoriyada toza azot olish uchun ammoniy xloridning tuyingan eritmasi bilan natriy nitratning tuyingan eritmalari aralashmasini kizdiriladi. Bunda kuyidagi reaksiya sodir buladi:
NH4NO2+ --> N2+2H2O
Ammoniy nitratning uzi esa NH4Cl bilan NaNO2 dan xosil qilinadi. Ammoniy xlorid urnida ammoniy sulfatdan foydalanish xam mumkin. Azot ammiakni xlorli oxak bilan oksidlash yuli bilan xam olinadi:
2NH3+ 3CaOCl2 = N2+3H2O+3CaCl2
Odatdagi sharoitda azot rangsiz va xidsiz gaz. Azot suyuk va qattiq xolatlarda xam rangsiz. Azotning kritik xaroratsi juda past (-147,1oS); shuning uchun xam uni suyuk xolatga aylantirish ancha kiyin.
Azot ximiyaviy reaksiyalarga kirishmaslik jixatidan inert gazlaridan keyin birinchi urinda turadi. Lekin ba'zi metallar (masalan, litiy) bilan salgina kizdirgandayok birikib ketadi. Azot litiy bilan birikkanda litiy nitrid Li3N xosil buladi. Azot magniy bilan xam magniy nitrid Mg3N2 xosil qiladi.
Ishqoriy va ishqoriy – yer metallarning nitridlari suvda gidrolizga uchraydi:
Mg3N2 + 6H2O --> 3Mg(OH)2 +2NH3
Azot kalsiy, alyuminiy va kremniylar bilan faqat yukori xaroratda reaksiyaga kirishadi. Ogir metallar (titan, sirkoniy, xrom, niobiy, tantal, toriy va uran) xam azot bilan nitridlar xosil qiladi; lekin bu metallarning nitridlari, ayniksa toriy nitridi, suvda gidrolizlanmaydi.
Ammiak NH3, gidrazin N2H4 va azid kislota NH3 azotning vodorodli birikmalaridir. Gidroksilamin (NH2OH) xam azotning vodorodli birikmasi katoriga kiradi.
Ammiak tabiatda oksil moddalarning chirishidan xosil buladi, bundan tashkari, u ammoniy tuzlari ( masalan, ammoniy xlorid) kuchli asoslar ta'siridan parchalanganda ammiak xosil buladi:
2NH4Cl + Ca(OH)2 --> CaCl2+2NH3+2H2O
Ammiakli suv – novshadil spirtni kizdirish yuli bilan xam laboratoriyada ammiak olinadi. Ba'zan nitridlar gidroliz qilinganda xam ammiak xosil buladi.
Sanoatda ammiak olish asosiy xom ashyo erkin xolatdagi vodorod bilan azotdir. Bu ikki moddadan ammiak sintez qilinadi:
N2+3H2 2NH3
Ammiak uziga xos utkir xidli, rangsiz gaz. U suvda juda yaxshi (20o S da 1 l H2O da 700 l NH3) eriydi. Ammiak 20o S da va 8,5 atm bosimda suyuk xolatga utadi. Suyuk ammiak ba'zi anorganik moddalarni yaxshi eritadi, shuning uchun turli sintez reaksiyalarida erituvchi sifatida ishlatiladi.
Ammiak odatdagi sharoitda barkaror modda. Ammiak kuyidagi bir kator reaksiyalarga kirisha oladi:
1. Ammiak molekulalari metallarning tuzlari bilan birikib, ammiakatlar xosil qiladi.
2. Ammiakning suvdagi eritmasi asosli xossaga ega; uni ammoniy gidroksid deb ataladi. Ammoniy ionining xosil bulishini donor – akseptor boglanish natijasi deb qaraladi: ammiak molekulasidagi bir juft erkin elektronlarga proton kelib birikadi:
H3N: + H+ --> [NH4]+
3. Ammiak kislotalar bilan birikib ammoniy tuzlarini xosil qiladi, masalan:
NH3 + HCl --> NH4Cl
4. Ammiak bilan kislorod (yoki oldindan kizdirilgan xavo) aralashmasi yonganida erkin azot va suv bugi xosil buladi:
4NH3 + 3O2 --> 2N2 + 6H2O
Ammiakning bu tarika yonishi xech kanday amaliy axamiyatga ega emas, aksincha uni katalizator (platina) ishtirokida 800oS da xavo kislorodi NO ga kadar oksidlanishi katta texnikaviy axamiyatga ega:
4NH3 +5O2 --> 6H2O +4NO chunki xosil bulgan NO xavo kislorodi bilan birikib, NO2 ga aylanadi: NO2 dan esa nitrat kislota olinadi. Ammiakning katalitik oksidlanishi xozirgi vaktda nitrat kislota olishning asosiy usuli xisoblanadi.
5. Ammiak okimi 300oS ga kadar kizdirilgan nitratga (xavosiz joyda) yuborilsa, nitriy amid NH2Na xosil buladi:
Xuddi shu yul bilan boshka ishqoriy va ishqoriy – yer metallarning amidlari olinadi.
6. Ammiakning suvdagi eritmasi orqali xlor utkazilsa, ammiak oksidlanib azotga aylanadi:
8NH3+Cl2 --> N2+NH4Cl
7. Ammiak molekulasidagi bir vodorod atomining xlorga almashinish maxsuloti xloramin NH2Cl ammiakning natriy gipoxlorit ta'sirida oksidlanishdan olinadi:
NH3 +NaOCl --> NaOH +NH2Cl
Xloramin minus 66oS da suyuklanadigan yomon xidli gaz. Xloramindan tashkari ftoramin NH2F va xloramin NHCl2 va ftoramin NHF2 lar xam ma'kul.
Ammiak asoslar katoriga kiradi. U kuchli va kuchsiz kislotalar bilan (xatto karbonat kislota bilan xam) tuzlar xosil qiladi.
Ammoniy tuzlarining uziga xos xossalari kuyidagidan iborat:
1. Ammoniy tuzlari suvdagi eritmalarda gidrolizga uchraydi.
2. Ammoniy tuzlari ishqorlar ta'siridan parchalanadi, masalan:
NH4Cl +NaOH --> NH3+NaCl+H2O
3. Ammoniy tuzlari issik ta'siridan parchalanadi, masalan:
NH4Cl --> NH3 + HSl
NH4NO3 --> N3+O2+2H2O.
Azotning 5 ta oksidi ma'lum.
|