Характерные химические свойства азота и фосфора.

2.3.3. Химические свойства азота и фосфора.

Химические свойства азота

Химический элемент азот образует только одно простое вещество. Данное вещество является газообразным и образовано двухатомными молекулами, т.е. имеет формулу N2. Не смотря то, что химический элемент азот имеет высокую электроотрицательность, молекулярный азот N2 является крайне инертным веществом. Обусловлен данный факт тем, что в молекуле азота имеет место крайне прочная тройная связь (N≡N). По этой причине практически все реакции с азотом протекают только при повышенных температурах.

Взаимодействие азота с металлами

Единственное вещество, которое реагирует с азотом в обычных условиях – литий:

6Li + N2 = 2Li3N

Интересным является тот факт, что с остальными активными металлами, т.е. щелочными и щелочноземельными, азот реагирует только при нагревании:

Взаимодействие азота с металлами средней и низкой активности (кроме Pt и Au) также возможно, однако требует несравнимо более высоких температур.

Нитриды активных металлов легко гидролизуются водой:

гидролиз нитридов активных металлов

А также растворами кислот, например:

кислотный гидролиз нитридов активных металлов

Взаимодействие азота с неметаллами

Азот реагирует с водородом при нагревании в присутствии катализаторов. Реакция является обратимой, поэтому для повышения выхода аммиака в промышленности процесс ведут при высоком давлении:

Как восстановитель азот реагирует со фтором и кислородом. Со фтором реакция идет при действии электрического разряда:

С кислородом реакция идет под действием электрического разряда или при температуре более 2000 оС и является обратимой:

N2 + O2 = 2NO

Из неметаллов азот не реагирует с галогенами и серой.

Взаимодействие азота со сложными веществами

В рамках школьного курса ЕГЭ можно считать, что азот не реагирует ни с какими сложными веществами кроме гидридов активных металлов:

Химические свойства фосфора

Существует несколько аллотропных модификаций фосфора., в частности белый фосфор, красный фосфор и черный фосфор.

Белый фосфор образован четырехатомными молекулами P4, не является устойчивой модификацией фосфора. Ядовит. При комнатной температуре мягкий и подобно воску легко режется ножом. На воздухе медленно окисляется, и из-за особенностей механизма такого окисления светится в темноте (явление хемилюминесценции). Даже при слабом нагревании возможно самопроизвольное воспламенение белого фосфора.

Из всех аллотропных модификаций белый фосфор наиболее активен.

Красный фосфор состоит из длинных молекул переменного состава Pn. В некоторых источниках указывается то, что он имеет атомное строение, но корректнее все-таки считать его строение молекулярным. Вследствие особенностей строения является менее активным веществом по сравнению с белым фосфором, в частности в отличие от белого фосфора на воздухе окисляется значительно медленнее и для его воспламенения требуется поджиг.

Черный фосфор состоит из непрерывных цепей Pn и имеет слоистую структуру схожую со структурой графита, из-за чего и внешне похож на него. Данная аллотропная модификация имеет атомное строение. Самый устойчивый из всех аллотропных модификаций фосфора, наиболее химически пассивен. По этой причине, рассмотренные ниже химические свойства фосфора следует относить прежде всего к белому и красному фосфору.

Взаимодействие фосфора с неметаллами

Реакционная способность фосфора является более высокой, чем у азота. Так, фосфор способен гореть после поджига при обычных условиях, образуя кислотный оксид Р2O5:

4P + 5O2 = 2P2O5

а при недостатке кислорода оксид фосфора (III):

Реакция с галогенами также протекает интенсивно. Так, при хлорировании и бромировании фосфора в зависимости от пропорций реагентов образуются тригалогениды или пентагалогениды фосфора:

P + Cl2; P + Br2

Ввиду существенно более слабых окислительных свойства йода по сравнению с остальными галогенами, возможно окисление фосфора йодом только до степени окисления +3:

2P + 3I2 = 2PI3

В отличие от азота фосфор с водородом не реагирует.

Взаимодействие фосфора с металлами

Фосфор реагирует при нагревании с активными металлами и металлами средней активности образуя фосфиды:

3Ca + 2P = Ca3P2

Фосфиды активных металлов подобно нитридам гидролизуются водой:

фосфид кальция обработали водой выделился газ фосфин

А также водными растворами кислот-неокислителей:

Ca3P2 + HCl фосфид кальция обработали соляной кислотой

Взаимодействие фосфора со сложными веществами

Фосфор окисляется кислотами окислителями, в частности, концентрированными азотной и серной кислотами:

взаимодействие фосфора с кислотами окислителями

Следует знать, что белый фосфор реагирует с водными растворами щелочей. Однако, ввиду специфичности умение записывать уравнения таких взаимодействий на ЕГЭ по химии пока еще не требовалось.

Тем не менее, тем, кто претендует на 100 баллов, для собственного спокойствия, можно запомнить следующие особенности взаимодействия фосфора с растворами щелочей на холоду и при нагревании.

На холоду взаимодействие белого фосфора с растворами щелочей протекает медленно. Реакция сопровождается образованием газа с запахом тухлой рыбы — фосфина и соединения с редкой степенью окисления фосфора +1:

При взаимодействии белого фосфора с концентрированным раствором щелочи при кипячении выделяется водород и образуется фосфит:

P4 + 8NaOH + 4H2O = 4Na2HPO3 + 6H2↑

Комментариев 33
  1. Анастасия

    Здравствуйте! Подскажите, пожалуйста! Решаю ЕГЭ, 11 задание: формула вещества и реагенты. Дано красный фосфор, В решение предлагается ответ: взаимодействует с кислородом, гидрооксид натрия и азотной кислотой. Так же имеется ответ: взаимодействует с серой, соляной кислотой и кислородом. Я выбрала второй вариант. Корректно ли задание и ответ на него, или я не знаю некоторых свойств красного фосфора. Заранее благодарю. Анастасия

    • Сергей Широкопояс

      задание корректно. с соляной кислотой красный фосфор не реагирует.
      он (а также сера и углерод) реагируют только с кислотами окислителями — серной концентрированной и азотной любой концентрации

  2. Екатерина

    Здравствуйте!
    Хочу уточнить: в ЕГЭ азот будет реагировать со всеми Ме, за исключением Au и Pt?
    Заранее спасибо.

    • Сергей Широкопояс

      На вопрос можно ответить по-разному.
      Если речь об умеренном нагревании, то только активные металлы, ЩМ, ЩЗМ, магний.
      Если речь об крайне высоких температурах, то все металлы кроме благородных. Для ЕГЭ можно считать верным первый подход.

  3. Яна

    Здравствуйте!
    Реагирует ли фосфор с водой, если да, то что получается (для ЕГЭ)?
    Заранее спасибо!

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Нет, не реагирует.

      • Кира

        Видела в разных учебниках (ФПУ) следующие реакции:
        4Р + 6Н2О → РН3↑ + 3Н3РО2 (в одном из учебников видела образование- H3PO4)
        P + H2O → H3PO4 + H2
        Могут ли данные реакции быть использованы в ЕГЭ?

        • Соавтор проекта Борисов И.С.

          Добрый день! Фосфор не реагирует с водой, а качество большинства учебников оставляет желать лучшего.

          • Кира

            Да, я это понимаю и соглашусь с вами, однако если подобная реакция есть в учебниках, то она может попасться на ЕГЭ? Составители ЕГЭ руководствуются ФПУ на сколько я понимаю…

          • Соавтор проекта Борисов И.С.

            Нет, не может.

  4. Светлана

    Здравствуйте! Уточните, пожалуйста, углерод реагирует с разбавленной азотной кислотой? (Попалось в вариантах ЕГЭ, что не реагирует)

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Нет, не будет. Окисляется с трудом даже в концентрированной кислоте при нагревании.

      • Светлана

        Хорошо, спасибо!
        А сера, фосфор и йод тоже только с концентрированной азотной кислотой? С разбавленной не реагируют?

        • Соавтор проекта Борисов И.С.

          Про фосфор белый не скажу, там окисление будет с большой вероятностью. Сера и йод только с концентрированной.

          • Ден

            Простите, пожалуйста, заранее, но Ваш коллега Сергей в чуть выше утверждал ровно противоположное: «фосфор (а также сера и углерод) реагируют только с кислотами окислителями — серной концентрированной и азотной любой концентрации.»

          • Соавтор проекта Борисов И.С.

            Добрый день! Углерод и сера не будут реагировать с разбавленной азотной кислотой. Фосфор может.

  5. Василиса

    Здравствуйте! Подскажите, пожалуйста, фторид какого состава образует красный фосфор?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! У фосфора существуют фториды состава PF3 и PF5.

  6. Spider

    Извените, а нужно ли для Егэ знать хим сво-ва фосфина и др. Соединений фосфора?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Про фосфин достаточно минимального набора, что газ, не проявляет практически основных свойств и сильный восстановитель.

  7. Максим

    Приношу свои извинения. По Лидину фосфор белый реагирует с водородом при температуре 300-360 градусов Цельсия и давлении. Хотелось уточнить, по ЕГЭ они точно не взаимодействуют. Заранее спасибо.

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Реакции не будет.

  8. Артём

    Здравствуйте! Реагирует ли фосфор с СО2 и H2S? Заранее спасибо!

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! В рамках ЕГЭ точно нет.

  9. Олеся

    Здравствуйте, подскажите, пожалуйста, как называется соль NaH2PO2.

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Можно назвать гипофосфитом натрия.

  10. Олеся

    Здравствуйте! Скажите, пожалуйста, какой тип связи в фосфине: КП или КНП?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Атомы разные, поэтому какая-то доля полярности там должна быть, хоть и небольшая.

  11. Анна

    Добрый день нужно сравнить окислительную и восстановительную способность фосфора, серы и азота.

  12. Лера

    Доброго времени суток! Подскажите пожалуйста, где можно убедиться в том, что у красного фосфора все-таки молекулярная КР ?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! По строению красный фосфор является полимером. Это более подходящее описание.

  13. Карина

    Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, может ли фосфин самовоспламенятся на воздухе (в рамках ЕГЭ и в общем)? Если да, то какими будут продукты реакции?

    • Соавтор проекта Борисов И.С.

      Добрый день! Отдельно на ЕГЭ этот факт не встречается. По жизни — да, загореться может. Наблюдал это лично несколько раз. Продуктами можно считать Н3РО4 или Р2О5 + Н2О.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.