Dusík

Postavení prvku v PSP

• Prvek 2. periody, patří mezi prvky p³ skupiny
• Elektronová konfigurace: 1s² 2s² 2p³  ® má 5 valenčních elektronů
• Stabilita:
  1, Dvouatomová molekula N₂  (N≡N – velmi stabilní)
  2, Přijetím tří elektronů (např. nitridy Mg₃N₂)
  3, Odevzdáním až 5 elektronů HNO₃
• Nejběžnější oxidační čísla: -III, 0, I, II, III, IV, V

Charakteristika

• Bezbarvý plyn , bez chuti a zápachu
• Patří mezi nekovy
• Vyskytuje se volný, nebo vázaný v dusičnanech (NaNO₃ – chilský ledek)

Vlastnosti

• Třetí nejelektronegativnější prvek
• Molekuly N₂ jsou velmi stálé
• S většinou látek reaguje až za vysoké teploty
• Málo rozpustný ve vodě
• Může být ve sloučeninách maximálně čtyřvazný.
• Schopen vytvářet vodíkové můstky
• Atomový dusík je velmi reaktivní

Příprava

• Tepelným rozkladem dusitanu amonného:NH₄NO₂  ®   2 H₂O  +  N₂

Výroba

• Frakční destilací zkapalněného vzduchu

Reakce

N₂  +  3H₂  ®   2 NH₃          N₂  + O₂  ®  2 NO – reaguje za vysokých teplot (1000°C)

Význam

• Biogenní prvek I. Řádu
• Vyskytuje se v aminokyselinách, bílkovinách a nukleových kyselinách
• Tvoří 78% objemu vzduchu

Použití

• Přepravuje se v tlakových lahvích se zeleným pruhem
• Výroba NH₃, HNO₃, průmyslová hnojiva
• Používá se jako ochranný plyn
• Hluboké zmrazování

Sloučeniny

Amoniak (NH₃)

Charakteristika, vlastnosti

• Bezbarvý, štiplavě páchnoucí plyn svíravé chuti
• Ve vodě se chová jako slabá zásada (schopen vázat další proton H⁺)
• Je dobré rozpouštědlo
• Hoří na vzduchu:
  4 NH₃ + 3O₂  ® 2 N₂  + 6 H₂O
  4 NH₃  +5O₂   ®  4 NO  +  6H₂O
• Může být vázán jako ligand v koordinačních sloučeninách
• Má redukční vlastnosti:
  3 CuO  +  2 NH₃   ®  3 Cu  + 3H₂O  +  N₂
• Reaguje s kyselinami za vzniku solí

Příprava, Výroba

• Laboratorně se připravuje rozkladem amonných solí silnými zásadami:NH₄Cl  +  NaOH  ®  NH₃  +  NaCl  +  H₂O
• Průmyslově se vyrábí haber-boschovou syntézou (vysokotlaká katalyzovaná syntéza)N₂  +  3 H₂   ®   2 NH₃

Použití

• Používá se při výrobě průmyslových hnojiv, kyseliny dusičné, sody.
• Kapalný se používá jako chladící médium.

Deriváty amoniaku

• Amidy – např. NaNH₂
• Imidy – např. CaNH
• Nitridy – např. Li₃N
• Hydrazin – NH₂NH₂
• Azidy – např. NaN₃ (kyselina azidovodíková HN₃)

Amonné soli

• Většinou jsou bezbarvé (bílé)
• Jsou krystalické, ve vodě nerozpustné
• NH₄Cl – salmiak
  Použití při pájení kovů a v lékařství
• NH₄NO₃ , (NH₄)₂SO₄  –  průmyslová hnojiva
• (NH₄)₂CO₃  –  součást kypřících prášků

Močovina (CN₂H₄O)

• Bezbarvá, krystalická látka
• Slouží k výrobě léků a plastů
• Vzniká v lidském organismu jako odpadní produkt metabolismu dusíkatých látek
• Vyrábí se průmyslově z oxidu uhličitého a amoniaku
• První uměle připravená organická sloučenina

Oxidy dusíku

• Jsou složkou výfukových plynů
• Jsou jedovaté
• Meziprodukty výroby kyseliny dusičné
• Oxid dusný N₂O – rajský plyn
  Bezbarvý, nasládlé chuti
  Směs s vodíkem při styku s plamenem vybuchuje
  Používal se k narkózám (v menších dávkách nastává stav veselosti, opojení)
• Oxid dusnatý NO
  bezbarvý plyn
• Oxid dusitý N₂O₃
  s vodou tvoří HNO₃
• Oxid dusičitý NO₂
  červenohnědý jedovatý plyn
  silné oxidační činidlo ® používán jako okysličovadlo v raketové technice.

Kyselina dusitá HNO₂

• Středně silná kyselina
• Nestálá
• Používá se při výrobě barviv (diazotace)
• Její soli jsou dusitany

Dusitany

• Dobře rozpustné ve vodě
• NaNO₂ – dusitan sodný
  Přidává se do masných výrobků:
  1. ničí bakterie produkující jed botulotoxin
  2. udržuje červené zbarvení masa
  3. Při uzení zde ale vznikají karcinogenní nitrosaminy

Kyselina dusičná HNO₃

• Silná jednosytná kyselina (koncentrovaná 68%)
• Na světle se rozkládá ® uchovává se v tmavých lahvích
  HNO₃   ®  NO₂  +  H₂O  +  O₂   (NO₂ způsobuje žluté zabarvení kyseliny)
• Oxidační činidlo
• Při většině reakcí přechází na plynné oxidy NO₂ a NO
• Směs HNO₃ a HCl v poměru 1:3 se nazývá lučavka královská
• Bílkoviny jejím působením žloutnou – xantoproteinová reakce
• Průmyslově se vyrábí nepřímou katalytickou oxidací amoniaku:
  1. oxidace amoniaku: 4NH₃ + 5O₂ ® 4NO + 6H₂O
  2. oxidace oxidu dusnatého: 2 NO + O₂ ® 2 NO₂
  3. reakce oxidu dusičitého s vodou: 3 NO₂ + H₂O ® 3 HNO₃ + NO
• Výroba organických barviv, léčiv.
• Výroba dusičnanů ® hnojiva
• Výbušniny

Dusičnany

• Soli kyseliny dusičné
• Rozpustné ve vodě
• Průmyslová hnojiva
• Většina vyrobené HNO₃ se používá k výrobě NH₄NO₃
  NH₃   +  HNO₃   ®  NH₄NO₃
  Používá se jako minerální hnojivo
  Při zahřátí nebo otřesu může dojít k explozi:
  2 NH₄NO₃  ®  4 NO₂  +  2H₂O  +  O₂   ® uvolnění velkého objemu plynů
• NaNO₃ – chilský ledek
  KNO₃ – draselný ledek (složka střelného prachu spolu s uhlíkem a sírou)
  Používají se jako průmyslová hnojiva

Fosfor

Postavení prvku v PSP

• Fosfor je prvek 3. periody p³ skupiny
• Elektronová konfigurace: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ ® 5 valenčních elektronů
• Stabilita:
  1, jako P₄ molekula (spojeny jednoduchou vazbou)
  2, Poskytnutím až 5 elektronů ® kationt
  3, Přijmutím tří elektronů ® aniont  např. fosfidy (ATP)
• Nejběžnější oxidační čísla: -III, 0, III, V

Charakteristika

• Pevná látka
• Řadíme mezi polokovy (má některé vlastnosti kovů)
• V přírodě se nachází pouze ve formě svých sloučenin

Vlastnosti

• Vyskytuje se v několika modifikacích:1, Bílý fosfor P₄ – voskově měkký, lehce se krájí
  prudce jedovatý
  na vzduchu samozápalný (uchovává se pod vodou)
  velmi reaktivní

2, červený fosfor – méně reaktivní než bílý
nejedovatý, ve vodě nerozpustný
složka na škrtátku zápalek
3, černý fosfor – krystalická látka s kovovým leskem
nejstabilnější, nejméně reaktivní
vede el. proud

Výroba

• Bílý fosfor se vyrábí z apatitu redukci koksem za přítomnosti SiO₂
• Červený fosfor se vyrábí přeměnou bílého fosforu za nepřístupu vzduchu (350°C)

Význam

• Biogenní prvek 1. řádu
• Nachází se v kostech, zubech, bílkovinách, nukleových kyselinách
• V ATP a koenzymech NAD a NADP

Použití

• Výroba kyseliny fosforečné
• Červený fosfor: výroba zápalek, pyrotechnika
• Bílý fosfor: jedovatý ® k hubení hlodavců, náplň zápalných bomb

Sloučeniny

Fosfan PH₃

• Obdoba amoniaku
• Bezbarvý, prudce jedovatý plyn
• Vdechnutí způsobuje edémy plic
• Nepříjemný česnekový zápach
• Má redukční vlastnosti

Chlorid fosforitý PCl₃

• Výchozí látka pro syntézu mnoha organických sloučenin

Oxid fosforitý P₄O₆

• Bílá, jedovatá, vosku podobná látka

Oxid fosforečný

• Bílá, sněhu podobná sloučenina
• Dehydratační schopnosti ® používá se k vysoušení látek
• Po osvětlení zeleně světélkuje.

Kyselina trihydrogenfosforečná H₃PO₄

• Trojsytná, středně silná kyselina
• Stálá, nemá oxidační vlastnosti
• Krystalická, čirá látka
• 2 druhy: a) technická
  b) pro potravinářské účely
• Liší se způsobem přípravy – potravinářská je čistá
• Použití: přísada do roztoku peroxidu vodíku (zpomaluje jeho rozklad)
  průmyslová hnojiva (NH₄)₂HPO₄
  léčiva, prací prostředky (změkčovadla vody)
• Přidává se do coca-coly, kde udržuje kyselost (je levnější než citrónová)
• Prášek do pečiva

Soli kyseliny fosforečné

• dihydrogenfosforečnany, hydrogenfosforečnany, fosforečnany
• rozpustné ve vodě
• superfosfát Ca(H₂PO₄)₂ – průmyslové hnojivo

Úkol 1:

a, Pojmenujte sloučeniny

AlPO₄                               fosforečnan hlinitý
AlP                                   fosfid hlinitý
Li₃N                                  nitrid litný
[Cr(H₂O)(NH₃)₅](NO₂)₃  dusitan aquapentaamin-chromitý
H₄P₂O₇                             kyselina tetrahydrogenfosforečná
K₄[Fe(CN)₆]                     hexakyano-železnatan draselný
(NH₄)₂[PtCl₆]                   hexachloro-platičitan amonný
Mg(NO₃)OH                    dusičnan-hydroxid hořečnatý

b, Napište vzorce sloučenin

síran amonný                            (NH₄)₂SO₄
arseničnan amonnohořečnatý   (NH₄)MgAsO₄

chlorid triamin-kobaltitý           [Co(NH₃)₃]Cl₃
dusičnan hexaaqua-chromitý    [Cr(H₂O)₆](NO₃)₃
hexakyano-železitan draselný   K₃[Fe(CN)₆]