cac nguyen to thuoc nhom 5

1
Ch ng ươ
7
NHÓM V
2
NHÓM VA
N – P
As – Sb – Bi
3
Đặc điểm của nhóm VA
N P As Sb Bi
Số thứ tự Z 7 15 33 51 83
Electron hóa trị 2s
2
2p
3
3s
2
3p
3
4s
2
4p
3
5s
2
5p
3
6s
2
6p

3
N.lượng ion hóa I
1

(eV)
14,5 10,9 10,5 8,5 8,0
Bán kính ngtử R(Å) 0,71 1,30 1,48 1,61
Bán kính ion E
+3
(Å) 1,48 1,86 1,92 2,08
Độ âm điện 3,04 2,19 2,18 2,05 2,02
4
NITƠ
Cấu tạo phân tử

Electron hoá trị: 2s
2
2p
3
⇒ phân tử: N
2


Theo MO, N
2
có cấu hinh electron như sau:
σ < σ < σ < π = π

Theo VB: độ bội liên kết: N = 3 nên trong phân
tử N

2
có liên kết ba: : N≡N:
Xem 3 điện tử độc thân 2p
3
đã góp chung tạo ra
3 liên kết gồm 1σ và 2π.
Vì vậy phân tử N
2
rất bền, E
N
≡
N
= 942kJ/mol; d
N
≡
N

= 1,095Å.
2
2s
2*
2s
2
Pz
2
Px
2
Py
5
NITƠ

6
NITƠ
Tính chất vật lý

N
2
: khí không màu, không mùi, không vị, hơi
nhẹ hơn không khí và không duy trì sự sống.
T
0
nc
= -210
0
C và T
0
s
= -195,8
0
C.

Ít tan trong nước (2,35ml N
2
/100ml H
2
O ở0
0
C)
và ít tan trong dung môi hữu cơ.

Ở trạng thái rắn, nitơ tồn tại dưới dạng thù

hình: lập phương và lục phương.
7
NITƠ
Tính chất hoá học

N
2
là nguyên tố phi kim điển hình, χ
N
= 3,04 ⇒ về
hoạt tính chỉ thua flo, clo và oxi.

Trong các hợp chất, nguyên tố N có thể ở trạng thái
lai hoá sp
3
, sp
2
hay sp. Trạng thái lai hoá sp
2
và sp
bền vững nhờ các liên kết π. Do vậy các mức oxy
hoá của nitơ là -3, 0 , +1, +2, +3, +4, +5.

N
2
rất bền với nhiệt, ở 3000
0
C chưa phân huỷ rõ rệt
thành nguyên tử ⇒ ở nhiệt độ thường, N
2

là chất
trơ nhưng khi ở nhiệt độ cao thì nó trở nên hoạt
động hơn, nhất là khi có xúc tác.
8
NITƠ
Tính chất hoá học

Ở nhiệt độ thường, N
2
chỉ tác dụng trực tiếp với Li
tạo nitrua:
6Li + N
2
= 2Li
3
N

Khi được hoạt hoá, N
2
thường tham gia phản ứng
với vai trò chất oxi hoá (trừ trường hợp tác dụng với
F
2
, O
2
thì mới thể hiện tính khử) và phản ứng được
với nhiều kim loại, không kim loại tạo nitrua (như
Hg, As, Zn, Cd, Na, P, S...).
N
2

+ O
2
2NO
2N
2 lỏng
+ 3O
2

lỏng

phóng điện
2N
2
O
3
N
2
+ 3F
2

phóng điện
2NF
3
N
2
+2Al
bột
2AlN
N
2

+ 3H
2
2NH
3
 →
2
0
/,2000 MnOPtC
 →
− C
0
1200800
 →
−PtFepC ,,500
0
9
NITƠ
Tính chất hoá học

Ở nhiệt độ thường,
nitơ được đồng hoá
trực tiếp bởi một số
vi sinh vật như các
azotobacte chuyển
hoá được N
2
thành
NH
3
rồi thành phân

đạm.
10
NITƠ
Trạng thái thiên nhiên

Nitơ tồn tại ở dạng tự do và hợp chất.

Trong khí quyển, nitơ chiếm 78,03% thể tích. Nitơ
có 2 đồng vị là 14N (99,635%).

Hợp chất tự nhiên quan trọng nhất của nitơ là diêm
tiêu natri NaNO
3
(diêm tiêu Chilê) và diêm tiêu kali
KNO
3
(diêm tiêu Ấn độ).

Trong sinh vật, nitơ tồn tại dưới dạng hợp chất hữu
cơ phức tạp như protein, axit nucleic, một số sinh tố
và kích thích tố, chất màu của máu, clorophin ...

Trong nước mưa, có một lượng nhỏ axit HNO
2
và
axit HNO
3
được tạo nên do hiện tượng phóng điện
(sét) trong khí quyển.
11

NITƠ
Điều chế

Trong công nghiệp, N
2
được điều chế bằng chưng
cất phân đoạn không khí lỏng. N
2
thu được còn
chứa một ít khí hiếm và vết O
2
. Để loại tạp chất oxi,
cho khí N
2
thu được cho đi qua Cu kim loại đốt nóng
hoặc trộn với một ít khí H
2
rồi cho đi qua chất xúc
tác Pt.

Trong phòng thí nghiệm, N
2
tinh khiết được điều
chế bằng cách nhiệt phân dung dịch bão hoà muối
NH4NO
2
.
NH
4
NO

2

đun nóng
N
2
+ 2H
2
O
(Có thể thay NH
4
NO
2
hỗn hợp muối NH
4
Cl và NaNO
2
)
Hoặc khi nhiệt phân muối natri azit, thu được N
2
rất
tinh khiết:
2NaN
3
2Na + 3N
2

 →
− C
0
300250

12
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH
3
Cấu tạo

Phân tử NH
3
có cấu tạo hình
chóp, đáy là tam giác đều.
Trong đó, nguyên tử N ở đỉnh
hình chóp, 3 nguyên tử H ở
các đỉnh của đáy tam giác
đều.

∠
HNH
= 107,3
0
; d
N-H
= 1,014Å,
E
lktrung bình
= 385 kJ/mol.

Theo VB: trong NH
3
, N ở
trạng thái lai hoá sp

3
.

Theo MO: σ < σ = σ < σ

N
H H
H
↑↓
2
s
2
x
2
y
)(2 klk
13
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH
3
Tính chất vật lý

Điều kiện thường: khí không màu, mùi khai và xốc,
nhẹ hơn không khí; T
0
nc
= -77,75
0
C; T
0

s
= -33,35
0
C.

Phân tử có cực ⇒ NH
3
tan nhiều trong nước (
700lit NH
3/lit H2O ở 20
0C
; 1200lit NH
3
/lit H
2
O ở 0
0
C).

d
NH3

25%
= 0,91.

T
0
nc
, T
0

s
và ∆H
0
bh
cao bất thường so với những hợp
chất tương tự.

NH
3
lỏng có thể hoà tan được kim loại kiềm và kiềm
thổ tạo dung dịch lỏng có màu, có ánh kim, có độ
dẫn điện cao.

NH
3
lỏng cũng tự điện ly như nước (tự ion hoá):
NH
3
+ NH
3
 NH
4
+
+ NH
2
-

14
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH

3
Tính chất hóa học
Phản ứng kết hợp:

Khi tan trong nước, NH
3
kết hợp với ion H
+
của
nước :
NH
3
+ H
2
O = NH
3
. H
2
O  NH
4
+
+ OH
-

với K = 1,8.10
-5
(là bazơ yếu)

NH
3

dễ dàng kết hợp với các axit mạnh như HCl,
HNO
3
, H
2
SO
4
tạo muối tương ứng:
NH
3
+ HCl = NH
4
Cl

NH
3
có thể kết hợp rất nhiều muối kim loại tạo
amoniacat dạng tinh thể như CaCl
2
.8NH
3
,
CuSO
4
.4NH
3
...
15
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH

3
Tính chất hóa học: Tính khử
Thể hiện tính khử khi phản ứng với các chất oxy hoá: N
-3
→ N
0
hay N
+2
).

Khi đốt NH
3
trong oxi cho ngọn lửa màu vàng tạo khí N
2
và
H
2
O :
4NH
3
+ 3O
2
= 2N
2
+ 6H
2
O

Khi có xúc tác Pt hay hợp kim Pt-Rh ở 800-900
0

C thì khí NH
3

bị O
2
không khí oxi hoá thành nitơ oxit.
4NH
3
+ 5O
2
→ 4NO + 6H
2
O

Với X
2
: + Cl
2
, Br
2
oxi hoá mãnh liệt NH
3
ở trạng thái khí và
trạng thái dd:
2NH
3
+ 3Cl
2

đốt nóng

N
2
+ 6HCl
+ F
2
tác dụng với khí NH
3
tạo khí nitơ florua :
4NH
3
+ 3F
2
= NF
3
+ 3NH
4
F
+ I
2
tác dụng với dung dịch NH
3
tạo kết tủa đen có
thành phần là NI
3
.NH
3

16
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH

3
Tính chất hóa học: Tính khử

Với dung dịch KMnO
4
:
2KMnO
4
+ 2NH
3
.H
2
O = 2MnO
2
+ N
2
+ 2KOH + 4H
2
O(*)
Cơ chế phản ứng này qua một số phản ứng trung gian :
+ Dd NH
3
tạo môi trường kiềm yếu, khử Mn
+7
→ Mn
+6
(MnO
4
2-
),

sau đó tự oxy hoá - khử :
MnO
4
2-
+ MnO
4
2-
+ H
2
O = MnO
4
-
+ MnO
2
+ 4OH
-
(1)
+ Nếu NH
3
.H
2
O dư thì MnO
4
-
mới tạo thành sẽ phản ứng:
6KMnO
4
+ NH
3
.H

2
O = 3K
2
MnO
4
+ 3(NH
4
)
2
MnO
4
+ N
2
+ 8H
2
O (2)
Tổ hợp các giai đoạn phản ứng tổng quát được viết như (*)

Khi đun nóng, NH
3
khử được một số oxit kim loại yếu:
3CuO + 2NH
3
= N
2
+ 3Cu + 3H
2
O
17
HỢP CHẤT CỦA NITƠ

Amoniăc NH
3
Tính chất hóa học: Phản ứng thế

Ở nhiệt độ cao, những nguyên tử H trong NH
3

được lần lượt thế dần bằng các kim loại hoạt
động tạo thành amiđua (chứa nhóm NH
2
-),
imiđua (chứa nhóm NH
2-
) và nitrua (chứa
nhóm N
3-
)
2Li + 2NH
3
2LiNH
2
+ H
2

2Na + 2NH
3
2NaNH
2
+ H
2

Mg + NH
3
MgNH + H
2

2Al + 2NH
3
2AlN + 3H
2

 →
C
0
220
 →
C
0
350
 →
> Ct
00
600
 →
> Ct
00
600
18
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH

3
Tính chất hóa học: Khả năng tạo phức

NH
3
có kích thước phân tử không lớn và có
đôi electron hoá trị chưa liên kết nên dễ đến
gần ion trung tâm và tạo phức, đặc biệt dễ tạo
phức với ion kim loại chuyển tiếp như Ag
+
,
Cu
2+
, Fe
2+
, Co
3+
, Ni
2+
, Zn
2+
...
Ví dụ: [Ag(NH
3
)
2
]
+
, [Co(NH
3

)
6
]
3+
, [Zn(NH
3
)
4
]
2+

19
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH
3
Điều chế: Trong phòng thí nghiệm

Đun sôi dung dịch đậm đặc của amoniac.
NH
3
.H
2
O
đun sôi
NH
3
+ H
2
O


Nước vôi trong tác dụng với muối amoni
2NH
4
Cl + Ca(OH)
2
= 2NH
3
+ CaCl
2
+ 2H
2
O
Khí NH
3
được làm khô bằng KOH rắn hoặc
CaO mới nung.
20
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH
3
Điều chế: Trong công nghiệp

Canxi xianamit tác dụng với hơi nước trong
nồi áp suất
CaCN
2
+ 3H
2
O
h

= CaCO
3
+ 2NH
3
↑

Tổng hợp NH
3
theo phương pháp F.Haber-
Bosch từ các nguyên tố trong điều kiện nhiệt
độ, chất xúc tác và áp suất cao phù hợp.
)(3
..
1000200
600400
)(2)(2
23
232
0
k
OKFeOAL
dtm
C
kk
NHHN
−
−
+
molCalS
molkCalH

pu
pu
/9,45
/22
0
0
−=∆
−=∆
21
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Amoniăc NH
3
Điều chế: Trong công nghiệp
22
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Nitơ oxit NO
Cấu tạo:

Theo VB:
:N O:

d
N-O
= 1,14Å

Trạng thái lỏng và
rắn: có sự trùng hợp
phân tử tạo đime
liên kết yếu
N O

1,1Å
O N
2,33Å
23
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Nitơ oxit NO
Tính chất:

NO tương đối bền và kém hoạt động.

Là khí không màu, rất độc, T
0
nc
= -163
0
C; T
0
s

= -150
0
C; ít tan trong nước (0,074litNO/litH
2
O
ở 0
0
C).

Bền nhiệt: chưa phân hủy rõ rệt ở 530
0

C.

Tính oxy hóa:
2NO + 2H
2
S N
2
+ 2S + 2H
2
O
2NO + SO
2
→ N
2
O + SO
3

 →
− C
0
350300
24
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Nitơ oxit NO
Tính chất:

Tính khử:
+ Kết hợp dễ dàng với oxi:
2NO + O
2

= 2NO
2

+ Tương tác với F
2
, Cl
2
, Br
2
tạo nitrozoni halogenua:
2NO + Cl
2
= 2NOCl
+ Tác dụng với chất oxi hóa mạnh: N
+4
→ N
+5

6KMnO
4
+ 10NO + 9H
2
SO
4
= 10HNO
3
+ 3K
2
SO
4

+
+ 6MnSO
4
+ 4H
2
O
25
HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Nitơ oxit NO
Điều chế:

Trong công nghiệp: NO được điều chế từ
NH
3
(để điều chế axit nitric).

Trong phòng thí nghiệm: NO được điều chế
từ Cu tác dụng với axit HNO
3
3M.
Khí NO tương đối tinh khiết có thể điều chế
bằng các phản ứng ở trong dd nước
Vd: 2NaNO
2
+ 2NaI + 4H
2
SO
4
= I
2

+ 4NaHSO
4

+ 2NO + 2H
2
O