5. Елементи п’ятої групи

5.1. P-елементи V ґрупи

Загальна характеристика елементів. Будова атомів. Зміна по ґрупі атомних радіусів, енергій йонізації і спорідненості до електрона, електронегативності. Валентність і ступені оксидації атомів. Зміна стійкості сполук у вищій ступені оксидації атомів по ґрупі. Типи хімічних зв'язків в сполуках. Схильність до утворення катіонної і аніонної форм, комплексоутворення. Схильність до утворення сполук з гомоланцюгами -Е-Е-. Зміна металічного і неметалічного характеру елементів по ґрупі.

5.1.1. Нітроґен

Історія відкриття та походження назви. Особливості Нітроґену. Різноманіття ступенів оксидації (від -3 до +5). Причини, що обумовлюють стійкість двоатомних молекул Нітроґену. Хімічний зв'язок в молекулі азоту з позицій теорії ВЗ і МО. Сполуки Нітроґену, здатні виступати в ролі ліґандів. Молекулярний азот в ролі ліґанду.

Розповсюдженість та форми знаходження Нітроґену в природі. Ізотопи. Селітри – мінерали Нітроґену. Принцип низькотемпературної фіксації азоту. Азотний цикл. Біологічна роль Нітроґену.

Лабораторні та промислові способи виробництва азоту. Хімічні методи зв'язування атмосферного азоту (синтез амоніаку, Нітроґен (II) оксиду, ціанаміду кальцію, нітроґенільних комплексів). Біологічна фіксація азоту.

Фізичні властивості азоту. Діамагнетизм молекули N₂. Структура твердого азоту.

Хімічні властивості простої речовини. Активація азоту. Оксидаційно-відновні властивості. Відношення до неметалів, металів, води, кислот і лугів. Реакційна здатність молекулярного і атомарного азоту. Стереохімія Нітроґену. Відновлення азоту в апротонних і протонних середовищах. Механізм відновлення.

Амоніак. Будова молекули. Схема МО молекули NH₃. Промислове виробництво синтетичного амоніаку (метод Габера-Боша). Лабораторні способи отримання NH₃. Термодинамічна характеристика реакції синтезу амоніаку. Каталізатори синтезу амоніаку. Асоціація молекул амоніаку. Рідкий амоніак як розчинник. Дисоціація речовин в рідкому амоніаку. Хімічні властивості амоніаку. Продукти взаємодії амоніаку з водою. Реакції приєднання амоніаку. Амінокомплекси. Проблема існування гідроксиду амонію. Солі амонію, їх отримання і властивості. Будова йону амонію. Термічна стійкість солей амонію – похідних найважливіших мінеральних кислот. Гідроліз солей амонію. Існування металічного амонію. Реакції заміщення Гідроґену в амоніаку. Аміди, іміди, нітриди. Нітриди з йонним, ковалентним зв'язком, металоподібні нітриди. Особливості хімічних зв'язків в них. Застосування нітридів. Реакції оксидації амоніаку. Пернітриди. Застосування амоніаку і солей амонію. Аміакати.

Гідразин N₂H₄. Будова молекули. Поворотні ізомери (конформери) гідразину. Методи отримання (метод Рашіга, Байєра). Фізичні властивості. Реакції приєднання, оксидаційно-відновні. Солі гідразинію. Гідразин і його похідні як паливо.

Гідроксиламін NH₂OH. Будова молекули. Конформаційні ізомери (цис- і транс-). Фізичні властивості. Реакції приєднання, оксидаційно-відновна двоїстість. Солі гідроксиламінію. Методи отримання.

Азотистоводнева кислота НN₃ і її солі. Будова молекули азидогідроґену і азид-йону. Кислотні і оксидаційно-відновні властивості. Азиди. Методи отримання. Вибухонебезпечність кислоти і азидів. Застосування азидів.

Галоґеніди Нітроґену, їх властивості. Оксохлорид Нітроґену NOCl (нітрозилу хлорид). Нітрозильні комплекси. Гідроліз. Хлористий нітроїл NO₂Cl.

Оксиди Нітроґену (I, II, III, IV, V). Будова молекул. Хімічний зв'язок в молекулі Нітроґен (II) оксиду з позицій теорій ВЗ і МО. Парамагнетизм молекули. Зіставлення властивостей NO і NO⁺. Радикальні реакції NO, NO₂. Нітроґен (I) оксид: отримання, фізичні і хімічні властивості, будова молекули, резонансні структури. Застосування. Нітроґен (II) оксид: лабораторні способи отримання, будова молекули, димеризація, фізичні і хімічні властивості. Одноелектронна оксидація з утворенням катіону нітрозилу NO⁺ (нітрозонію). Солі нітрозилу. Диспропорціювання NO. Біологічна роль NO. Нітроґен (IV) оксид (Нітроґену діоксид): будова молекули, димеризація, отримання, фізичні і хімічні властивості, взаємодія з водою. Рідкий N₂O₄ як неводний розчинник у синтезі безводних нітратів. Застосування. Нітроґен (ІІI) оксид (азотистий ангідрид): будова молекули по методу ВЗ і МО, фізичні і хімічні властивості. Отримання. Одноелектронна оксидація з утворенням катіону нітроїлу NO₂⁺ (нітронію). Солі нітронію. Нітроґен (V) оксид (азотний ангідрид): отримання, фізичні і хімічні властивості, будова молекули. Диспропорціювання оксидів Нітроґену (III), (IV) в кислому і лужному середовищах, полярних і неполярних розчинниках. Токсичність оксидів Нітроґену. Вплив на довкілля.

Гіпонітритна кислота (HNO)₂ і гіпонітрити. Нітроксилова кислота Н₄N₂О₄. Нітритна кислота НNО₂. Будова молекули і нітрит-йону. Нітрит. Оксидаційно-відновні властивості кислоти і нітриту. Диспропорціювання НNО₂. Нітро- та нітритокомплекси. Нітратна кислота НNО₃. Будова молекули, нітрат-йону. Лабораторні і промислові методи отримання нітратної кислоти. Дисоціація нітратної кислоти (самойонізація). Гідрати НNО₃. Оксидаційні властивості концентрованої і розбавленої нітратної кислоти. Залежність складу продуктів взаємодії нітратної кислоти з металами від концентрації кислоти і природи металу. «Царська вода». Механізм її дії. Застосування нітратної кислоти. Нітруюча суміш (суміш НNО₃ та Н₂SО₄). «Пекельна суміш» (суміш НNО₃ та НF). Солі нітратної кислоти – нітрати. Продукти термічного розкладання нітратів. Нітрат амонію. Відновлення нітратного йону в різних середовищах. Застосування. Нітратні добрива (селітри). Токсичність нітриту і нітратів. Ортонітрати лужних металів М⁺₃NО₄. Будова ортонітрат-йону.

Застосування азоту та сполук Нітроґену.