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