《氮族元素概述》word版

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1、氮族元素概述王振山一、氮族元素通性周期系ⅤＡ族包括N、P、As、Sb、Bi五种元素称为氮族元素。氮在地壳中的丰度为0.0046%，氮主要以单质存在于大气中；磷在地壳中的丰度为0.118%，磷主要以磷酸盐形式分布在地壳中；砷、锑、铋是亲硫元素，它们在自然界中主要以硫化物矿形式存在。性质NPAsSbBi原子序数715335183相对原子质量14.0130.9774.92121.75208.98共价半径/pm75110122141154.7离子半径/pmM3-171212222245－M3+1644587698M5+1335466274第一电离势(KJ/mol)1402.31011.8947.1

2、833.7703.3第一电子亲和势(KJ/mol)-771.777101100电负性（鲍林）3.042.192.182.052.02（阿莱－罗周）3.072.062.201.821.67１、原子结构与氧化数⑴、结构：电子构型次外层电子数价电子层结构氧化态7N[He]2s22p32nS2nP3-3-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+515P[Ne]3s23p38-3,0,+3,+533As[Ar]3d104s24p318-3,0,+3,+551Sb[Kr]4d105s25p318-3,0,+3,+583Bi[Xe]4f145d106s26p318[+14(4f)]0,+3,+5…………

3、……………………………………………………………………………………………元素名称元素符号主要化合价原子半径元素性质密度熔沸点氮N-3，+1，+2，+3，+4，+5逐渐增大非金属性减弱升高升高磷P-3，+3，+5砷As金属性增强锑Sb+3，+5降低铋Bi⑵、氧化态：①、有获得3个电子成为-3氧化态而达到稀有气体结构的趋势，但要完全夺得3个电子成为-3价离子则困难，只有电负性较大的N和P在个别化合物中能成为-3价离子，如Li3N，Mg3N2，Na3P，Ca3P2等，但只能存在于干态，因N3-，P3-离子半径大，变形性强，遇水会强烈水解生成NH3和PH3。本族元素与电负性较小的元素化合时，可形成-

4、3氧化态的共价化合物。②、本族元素与电负性较大元素化合时，主要形成氧化数为+3或+525的化合物，这与共价层电子相关，即前者相当于用3个np电子成键，而后者则用2个ns电子和3个np电子成键。本族元素从上→下，+5氧化态化合物稳定性递减，而+3氧化态的稳定性递增。２、性质变化规律NPAsSbBi单质物态：气固固固固非金属元素准金属元素金属元素I1──────────────────>减小X──────────────────>减小EA1─────────────────>递增，负值减小N在本族中半径最小，电负性最大，价电子层数为2，故具有一些与本族其它元素不同的特性。如形成化合物时，只有2

5、s、2p轨道可用，故最高配位数为4；r小，故易形成重键。共价半径(单键)/pm：N，70；O，66；F，64；(双键)/pm：N，60；O，55；F，(54)；(叁键)/pm：N，55；O，(51)；—与氧族元素及卤素比较⑴、本族元素的金属性更强，同族从上到下非金属性向金属性过渡完整。⑵、ⅥＡ、ⅦＡ族元素均存在8-族数的负氧化态离子，本族则只有N和P两元素在固态下个别化合物中有-3氧化态离子，As，Sb，Bi不形成负离子。⑶、本族较重元素As，Sb，Bi出现“惰性电子对效应”(后面介绍)二、氮及其化合物１、氮⑴、制备：①、工业上采用液态空气分馏法，利用N2(bp：75K)和O2(bp：90

6、K)的沸点差异，蒸馏液态空气，N2先挥发。②、实验室利用加热NH4Cl饱和溶液和固体NaNO2的混合物来制备N2。NH4Cl(饱和)+NaNO2N2+2H2O+NaCl这个反应相当于加热NH4NO2溶液，NH4NO2N2+2H2O，自身氧化还原；该反应生成的N2还含有NH3、NO、O2和水蒸气等杂质，要想制得较纯的N2可用(NH4)2Cr2O725加热分解，或将NH3通过红热的CuO：2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O(NH4)2Cr2O7N2+Cr2O3+4H2O，自身氧化还原；趣味实验，火山喷发。⑵、结构：氮原子半径小，价电子2p电子成单，有利于形成重键。N2分子中存在牢固的:N

7、≡N:三重键，即一个σ键两个π键，N原子采取sp杂化态，两个sp杂化轨道一个只占一个单电子，另一个占据一对孤对电子，两个N原子以成单电子占据的sp杂化轨道重叠形成σ键，再分别以2pY电子和2pZ电子形成两个互相垂直的π键。N2的分子轨道排布为：N2[KK(σ2s)2(σ*2s)2(π2pY)2(π2pZ)2(σ2p)2]，强成键的分子轨道：σ2s、π2pY、π2pZ；弱成键的分子轨道：σ2p与反键σ*2s近似抵消。N2分