6.1. CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHĨM VA6.1.1. Đặc tính của các nguyên tố nhĩm VA 6.1.1. Đặc tính của các nguyên tố nhĩm VA
- Gồm các nguyên tố : Nitơ (N), Photpho (P), Asen (As), Axtionon (Sb), Bismut (Bi).
- Cấu hình electron ns2np3 cĩ khả năng thu electron tạo X(–3). - Cĩ khả năng mất electron tạo số oxy hĩa dương (+1 → +5).
6.1.2. Đơn chất của các nguyên tố phân nhĩm VAMột số thơng số hĩa lý Một số thơng số hĩa lý Thơng số hĩa lý N P (trắng) As (xám) Sb (xám) Bi Bán kính nguyên tử RK (Å) 0,71 1,3 1,48 1,61 1,82 Năng lượng ion hĩa 1 (eV) 14,53 10,49 9,82 8,64 7,29 Khối lượng riêng d(g/cm3) 0,8 1,83 5,72 6,68 9,80 Nhiệt độ nĩng chảy tnc (0C) –209,9 44,1 818 630,5 271,3 Nhiệt độ sơi ts (0C) –195,8 275 615 (t/h) 1634 1550 Hàm lượng trong vỏ quả đất
HĐ (%)
0,25 0,05 1,5 x 10–4 5.10–6 1,7.10–6
6.1.2.1. Nitơ :
- Chất khí, khơng màu, khơng mùi, khơng vị, nhiệt độ nĩng chảy thấp, cĩ 2 dạng thù hình.
- Ít tan trong nước và dung mơi hữu cơ.
- Nguyên tố phi kim điển hình, hoạt tính kém O2 và F. - Cấu hình electron 1s22s22p3.
- Hĩa trị cực đại bằng 4. - Phân tử cĩ 2 nguyên tử.
- Điều kiện thường chỉ phản ứng với Li. - 10000C tác dụng với H2.
- 10000C cĩ xúc tác phản ứng với Oxy. - Tác dụng với kim loại tạo thành Nitrua.
- Trong tự nhiên tồn tại dưới dạng nguyên chất trong khí quyển và lượng nhỏ hợp chất.
6.1.2.2. Phốtpho :
- Phốtpho trắng dễ nĩng chảy, dễ tan trong dung mơi khơng cực, hơi cĩ mùi tỏi, khơng bền và độc hại.
- Phốtpho đỏ, nĩng chảy ở 6000C, thăng hoa nhưng khi ngưng tụ lại thành photphot trắng, photphot đỏ khơng đọc hại.
- Photpho vừa cĩ tính oxy hĩa vừa tính khử. 6.1.2.3. Asen, Antimon, Bitmut
- Số oxi hĩa đặc trưng X(+3, +5), trạng thái (+5) kém bền. - Asen cĩ 3 dạng : xám, vàng, đen.
- Antimen 3 dạng : xám, trắng, đen. - Đều là những nguyên tố lưỡng tính. - Hợp chất của chúng là những chất độc.
- Trong thiên nhiên thường gặp ở dạng khống sunfua. - Ứng dụng chủ yếu tạo hợp kim.
6.1.3. Hợp chất của các nguyên tố phân nhĩm VA
6.1.3.1. Các hợp chất cĩ số oxy hĩa âm (–3) + Hợp chất Nitơ
- Thể hiện trong hợp chất Nitrua với kim loại hoặc phi kim.
+ Hợp chất P, As, Sb, Bi
- Photphua, Asenua, Antimonua, Bimutua. Các hợp chất dạng muối, khơng bền, hay bán dẫn kém hoạt động.
+ Hợp chất với hydro XH3
- Clorua NH3 chất khí, khơng màu, mùi khai, tan trong nước. - Phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng.
- Tham gia phản ứng kết hợp tạo amnoniacat.
- Điều chế bằng tổng hợp các nguyên tố nhân áp suất, nhiệt độ, xúc tác.
- Hợp chất amoni dùng làm phân đạm, thuốc nổ ...
- Hợp chất PH3 (photphua), AsH3 (asin), SbH3 (Stibrin), BiH3
(Bimutan) là những chất khử mạnh từ P → Bi.
Ngồi ra hợp chất N(–2) và N(–1) đại diện là H4N2 (diamit) và NH2OH (Hydroxylamin).
6.1.3.2. Các hợp chất cĩ số oxy hĩa dương (+3)
- Điển hình N2O3, HNO2, NO−2 ...
- N2O3 (anhydrit nitrơ) là chất khí, tan trong nước, kềm tạo axít và muối tương ứng.
- HNO3 axit yếu, khơng bền, cĩ cả tính oxi hĩa và khử. - Với Photpho : P2O3, H3PO3, 2
3HPO− .. HPO− ..
- Các chất As, Sb, Bi(+3) là : X2O3, X2(OH)3, X2S3 ...
- Oxýt đều là chất rắn từ As → Bi tính axit giảm, tính bazơ tăng. - Đi từ As → Bi, tính phi kim giảm, độ bền tăng, tính khử giảm. 6.1.3.3. Các hợp chất cĩ số oxy hĩa (+5)
+ Hợp chất (+5) của Nitơ thường là N2O5, HNO3, − 3 NO
- N2O5 là tinh thể, khơng bền, chất oxy hĩa mạnh. - N2O5 tan trong nước cho axít HNO3. Nĩ cĩ thể khử :
35 5
ON N
H+ → +N4O2 → H+N3O2→ +N2O → N+12O → N0 2 → N−3H3
+ Hợp chất (+5) của photpho của Photpho : Phal5, P2O5, P2S5, 3 4 PO− . + Hợp chất (+5) của As, Sb, Bi thể hiện X2O5, XO3−, Xhal5, [X(OH)6]– ... đều cĩ tính oxy hĩa tăng As → Bi.
6.2. CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHĨM VB
6.2.1. Đặc tính của các nguyên tố phân nhĩm VB
- Vanadi (V), Nioli (Nb), Tantan (Ta) - Cấu hình electron (n–1)d3–4ns1–2. - Kim loại chuyển tiếp.
- Số oxi hĩa (+2, +3), đặc trưng (+5). - Nb và Ta rất giống nhau nên khĩ tách.
6.2.2. Đơn chất của các nguyênt ố phân nhĩm VB
- Kim loại màu trắng và xám, khĩ nĩng chảy, khĩ sơi. - Đều tạo hợp kim với một số kim loại.
- Nhiệt độ thường trở về mặt hĩa học, tạo màng bảo vệ. - Nhiệt độ cao tác dụng với Clo, S, N, C, Si, ...
- Trong thiên nhiên trừ V cịn Nb và ta là nguy6n tố hiếm.
6.2.3. Hợp chất của các nguyênt ố phân nhĩm VB
6.2.3.1. Hợp chất X(+2)
Đặc trưng là VO ít tan trong nước dễ tan trong axít tạo muối V(H2O)
+2 2 6 VCl2 chất khử mạnh. Hợp chất Nb(+2) và Ta(+2) cĩ ít và kém bền. 6.2.3.2. Hợp chất X(+3)
- Đặc trưng là V2O3, khơng tan trong nước, tan trong axit. - VX3 (trihalogenua) tan trong nước và dung mơi hữu cơ. - V+3 dễ tạo phức chất.
Chương 7: