Transcript ppt
Dusík a fosfor
Dusík
•
•
•
•
•
Plyn
Bezbarvý, bez chuti a zápachu
Vyskytuje se v dvouatomových molekulách N2
Molekuly dusíku extremně stabilní
Příprava: reakce dusitanů s amonnými ionty
NH 4( aq ) NO2( aq )
N2( g ) 2H2O(l )
• Výroba: frakční destilace zkapalněného vzduchu (78 %)
• Použití:
– Výroba amoniaku
– Inertní atmosféra
– Chladivo
Amoniak – NH3
•
•
•
Plyn
Štiplavě páchnoucí, dráždivý, toxický
Dobře rozpustný ve vodě (1 185 l/1 l H2O při 0 °C), vodný roztok označován jako
čpavková voda – alkalický
NH3( g ) H2O(l )
NH 4(aq ) OH(aq)
•
Příprava: zahřívání zalkalisovaných roztoků amonných solí
NH 4Cl( aq ) NaOH( aq )
NH3( g ) NaCl( aq ) H2O(l )
•
•
Výroba: Haber-Boschova synthesa
Použití:
C ; 20 MPa; Fe
N 2 ( g ) 3H 2( g ) 500
2 NH 3( g )
– Hnojiva (dusičnan , fosforečnan a síran amonný)
– Synthesa močoviny (hnojivo)
C, p
2NH3(l ) CO2(l ) 200
( NH3 )2 CO(l ) H2O(l )
– Polymery (nylon, polyurethany, polyamidy)
– Synthesa kyseliny dusičné a dusičnanů
Oxidy dusíku
• Oxid dusný – azoxid – N2O
– Hnací plyn do domácího přístroje na výrobu šlehačky
– Narkotické účinky (rajský plyn) – použití jako anestetikum
• Oxid dusnatý – NO
– Meziprodukt pro synthesu kyseliny dusičné
– Vzniká katalysovaným spalováním amoniaku v proudu kyslíku
C , Pt 10% Rh
4NH3( g ) 5O2( g ) 900
4NO( g ) 6H2O( g )
• Oxid dusičitý – NO2
– Plyn
– Toxický, červenohnědý
– Vzniká samovolnou oxidací NO
2NO( g ) O2( g )
2NO2( g )
– Dimeruje
– Ve vodě disproporcionuje na kyseliny dusičnou a dusitou
N2O4( g ) H2O(l )
HNO2( aq) HNO3(aq )
– Způsobuje dýchací potíže a kyselé deště
Kyselina dusičná
• Silná jednosytná kyselina
• Silné oxidační činidlo, při reakcích se obvykle redukuje na NO, nebo NO2,
dle koncentrace kyseliny
• Některé kovy (např. Fe, Cr, Al) se dobře rozpouští ve zředěné kyselině, v
koncentrované se pasivují
• Koncentrovaná:
– 68% (hm.)
– Samovolný rozklad – žluté zbarvení
• Výroba:
4HNO3(aq)
4NO2 2H2O(l ) O2( g )
– Zavádění oxidu dusičitého do vody za přístupu kyslíku
• Použití:
2N2O4( g ) 2H2O(l ) O2( g )
4HNO3(aq)
– Výroba dusičnanu amonného
– Převádění pevných látek do roztoku (dusičnany velmi dobře rozpustné ve
vodě)
– Lučavka královská (HCl:HNO3 = 3:1): rozpouštění ušlechtilých kovů
Další sloučeniny dusíku
• Dusičnan amonný – NH4NO3
– Minerální hnojivo
– Při zahřátí a nárazu exploduje (rychlý rozklad za současného uvolnění
plynů)
2NH4 NO3( s)
2N2( g ) 4H2O( g ) O2( g )
– Ve spojení s různými redukčními činidly složkou trhavin (např. práškový
hliník, topný olej a NH4NO3)
– Výroba:
NH3( g ) HNO3( aq)
NH 4 NO3( aq)
• Dusitan sodný – NaNO2
–
–
–
–
Bílá krystalická látka
Konservant masa a masných výrobků
Jedovatý!
Při opékání špatně ošetřeného masa vznikají nitrosaminy –
karcinogenní
– Výroba:
• Zavádění oxidu dusnatého a dusičitého do roztoku hydroxidu nebo uhličitanu
sodného NO NO
2NaOH
2NaNO
H O
(g)
2( g )
( aq )
2( aq )
2
(l )
Fosfor
• Pevná látka
• Vyskytuje se v několika modifikacích
• Výroba:
– Fosforečnany (fosfáty) – apatity Ca3(PO4)2
– Za vysokých teplot (1400 °C) v elektropeci
2Ca3 (PO4 )2( s) 6SiO2( s) 10C( s)
6CaSiO3(l ) 10CO( g ) P4( g )
Základní modifikace
fosforu
Bílý fosfor
• Voskovitý
• Molekuly P4, tvar tetraedru
• Vazby napnuté, ohnuté →
velmi slabé
• Velmi reaktivní
• Samozápalný
• Jedovatý
• Nutno skladovat pod vodou
Červený fosfor
• Vzniká zahříváním bílého P
bez přístupu vzduchu
• Část vazeb se rozruší,
napnuté tetraedry se rozpojí
a pospojují navzájem
• Polymerní struktura
• Méně reaktivní
• Nejedovatý
• Použití pro výrobu zápalek
Sloučeniny fosforu
• Fosfan – PH3
–
–
–
–
Plyn
Redukční činidlo
Vnášení P do polovodičového Si
Jedovatý
• Oxid fosforitý – P4O6
– Vzniká regulovaným hořením P4
P4( s) 3O2( g )
P4O6( s)
– Napjaté vazby P – P jsou nahrazeny uvolněným kyslíkovým můstkem
• Oxid fosforečný – P4O10
– Vzniká hořením fosforu bez omezeného přístupu kyslíku
– S vodou reaguje za vzniku kyseliny fosforečné
– Výborné sušidlo
P4( s ) 5O2( g )
P4O10( s )
P4O10( s ) 6H2O(l )
4H3 PO4(aq)
Sloučeniny fosforu
• Chlorid fosforitý – PCl3
– Synthesa organických sloučenin
– Přímá synthesa z prvků
P4(l ) 6Cl2( g )
4PCl3( g )
• Chlorid fosforečný – PCl5
– Průmyslová chemikálie
– Chlorace chloridu fosforitého
PCl3( sol ) Cl2( sol ) CCl
4 PCl5( sol )
– Chlorace organických látek
Kyselina trihydrogenfosforečná –
H3PO4
•
•
•
•
Pevná látka
Silná trojsytná kyselina
Vodný roztok v laboratoři cca 85 % (hm.)
Příprava pufrů (= tlumících roztoků)
•
Technická
– Výroba: vytěsněním z apatitových rud kyselinou sírovou
– Použití:
•
•
•
Ca3 ( PO4 ) 2( s ) 3H 2 SO4(l ) 6H 2O(l )
2H 3 PO4( aq ) 3CaSO4 .2H 2O( s )
Výroba hnojiv
Povrchová úprava kovů
Potravinářská:
– Výroba: spalování čistého fosforu a následná reakce s vodou
P4( s ) 5O2( g )
P4O10 ( s )
– Použití:
•
•
•
P4O10 ( s ) 6 H 2O(l )
4 H 3 PO4( aq )
Coca-cola a další sycené nápoje = okyselovadlo
Výroba hydrogenfosforečnanu vápenatého do zubních past (brusivo a leštidlo)
Výrova dihydrogenfosforečnanu vápenatého do prášku do pečiva