氮族元素(Nitrogen group)是元素周期表ⅤA 族的所有元素,包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)和Uup共计六种,这一族元素在化合物中可以呈现-3,+1,+2,+3,+4,+5等多种化合价,他们的原子最外层都有5个电子。最高正价都是+5价。
氮族元素在地壳中的质量分数分别为,氮0.0025%,磷0.1%,砷0.000015%,锑0.000002%,铋0.00000048%。
氮族元素原子结构特点是:原子的最外电子层上都有5个电子,这就决定了它们均处在周期表中第ⅤA族。它们的最高正价均为+5价,若能形成气态氢化物,则它们均显-3价,气态氢化物化学式可用RH3表示。最高氧化物的化学式可用R2O5表示,其对应水化物为酸。它们中大部分是非金属元素。
氮族元素随着原子序数的增加,由于它们电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,最终导致原子核对最外层电子的作用力逐渐减弱,原子获得电子的趋势逐渐减弱,因而元素的非金属性也逐渐减弱。比较明显的表现是它们的气态氢化物稳定性逐渐减弱(NH₃>PH₃>AsH₃);它们的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱(HNO₃>H3PO₄>H3AsO₄);另一方面,随着原子序数的增加,原子失去电子的趋势逐渐增强,元素的金属性逐渐增强,砷虽是非金属,却已表现出某些金属性,而锑、铋却明显表现出金属性。
关于氮族元素的化学方程式见下
氮气
氮气与金属反应:3Mg + N₂——→(点燃)Mg₃N₂
大气固氮:N₂+O₂——→2NO 2NO+O₂——→2NO₂ 3NO₂+H2O——→2HNO₃+NO
氨
合成氨(人工固氮,工业制氨气):N₂+ 3H₂—高温高压、催化剂→2NH₃
实验室制氨气:2NH4Cl + Ca(OH)₂——→CaCl₂+2 NH₃↑+H2O
氨气溶于水:NH₃+ H2O——→NH₃ ·H2O
氨水受热分解:NH₃·H2O——→NH₃↑ + H2O
氨气与盐酸的反应(弱碱性):NH3+HCl——→NH4Cl
氨气与硫酸的反应(弱碱性):2NH3+H2SO4——→(NH4)2SO4
氨气与氯气的反应(还原性):8NH3+3Cl2——→6NH4Cl+N2
干燥铵盐使用碱石灰(CaO和NaOH的混合物) 氨气 与氧化铜在加热的条件下反应 ,生成H20,N2,Cu
铵盐
NH4Cl——→NH₃ ↑ + HCl↑
NH₃+HCl——→NH4Cl (氨气和氯化氢气体相遇有白烟产生)
NH4HCO₃——→NH₃↑+H2O +CO₂↑(碳铵要阴天深施的原因)
NH4++ OH-——→NH₃↑+ H2O ( 铵根离子的检验)
硝酸
·制备(工业)
4NH₃+ 5O₂—催化剂、△→4NO +6H2O
2NO + O₂——→2NO₂
3NO₂+ H2O——→ 2HNO₃+ NO↑
实验室
2NaNO₃+H₂SO4—加热→Na2SO4+2HNO₃
化学性质
(1)·不稳定性
4HNO₃——→ 2H2O + 4NO₂↑+O₂↑
(2) ·强氧化性
Cu + 4HNO₃(浓)——→ Cu(NO3)₂+ 2NO₂↑ + 2H2O
3Cu + 8HNO₃(稀) ——→ 3Cu(NO3)₂+ 2NO ↑ + 4 H2O
C (灼热)+ 4HNO₃(浓) ——→ CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H2O
2HNO₃+3H₂SO₃=3H₂SO4+2NO↑+H₂O
3)挥发性、
(4)酸的通性
王水——浓硝酸和浓盐酸按1:3的体积比溶解在Pt、Au中