Tóm tắt lý thuyết Chương 2 Hóa 11: Nito- Photpho

A. Lý thuyết Khái quát Nhóm Nitơ

I. Vị trí của nhóm nito trong bảng tuần hoàn

 - Thuộc nhóm V trong bảng hệ thống tuần hoàn.

 - Nhóm Nitơ gồm: Nitơ (N), Photpho (P), Asen(As), atimon (Sb) và bitmut (Bi).

 - Chúng đều thuộc các nguyên tố p.

Một số tính chất của các nguyên tố nhóm nitơ

II. Tính chất chung các nguyên tố nhóm nitơ.

1. Cấu hình electron của nguyên tử

    - Cấu hình lớp electron ngoài cùng: ns²np³.

    - Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của các nguyên tố nhóm nitơ có 3 electron độc thân, do đó trong các hợp chất chúng có cộng hóa trị là 3.

    - Đối với các nguyên tố: P, As, Sb ở trạng thái kích thích có 5 elctron độc thân nên trong hợp chất chúng có liên kết cộng hóa trị là 5 (trừ Nitơ).

2. Sự biến đổi tính chất của các đơn chất

    a. Tính oxi hóa khử

        + Trong các hợp chất chúng có các số oxi hoá: -3, +3, +5. Riêng Nitơ còn có các số oxi hoá: +1 , +2 , +4.

+ Các nguyên tố nhóm Nitơ vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử.

        + Khả năng oxi hóa giảm từ nitơ đến bitmut.

    b. Tính kim loại - phi kim: Đi từ nitơ đến bitmut, tính phi kim của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính kim loại tăng dần.

3. Sự biến đổi tính chất của các hợp chất

    a. Hợp chất với hiđro: RH₃

        + Độ bền nhiệt của các hiđrua giảm từ NH3 đến BiH₃.

        + Dung dịch của chúng không có tính axit .

    b. Oxit và hiđroxit

        + Có số oxi hoá cao nhất với ôxi: +5.

        + Độ bền của hợp chất với số oxi hoá +5 giảm xuống.

        + Với N và P số oxi hóa +5 là đặc trưng.

        + Tính bazơ của các oxit và hiđroxit tăng còn tính axit giảm theo chiều từ nitơ đến bitmut.

B. Lý thuyết Tính chất của Nitơ

I. Cấu tạo phân tử

    - Nhóm VA có cấu hình electron ngoài cùng là: ns²np³.

    - Nên vừa thể hiện được tính oxh và tính khử.

    - Cấu hình electron của N₂: 1s²2s²2p³.

    - CTCT: N ≡ N.

    - CTPT: N₂.

    - Số oxh của N₂: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

II. Tính chất vật lý

    - Là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí (d = 28/29), hóa lỏng ở -196 ºC.

    - Nitơ ít tan trong nước, hoá lỏng và hoá rắn ở nhiệt độ rất thấp. Không duy trì sự cháy và sự hô hấp (không độc).

III. Tính chất hóa học

    - Nitơ có các số oxi hoá: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

    - N₂ có số oxi hoá 0 nên vừa thể hiện tính oxi hoá và tính khử.

    - Nitơ có E_{N N} = 946 kJ/mol, ở nhiệt độ thường nitơ khá trơ về mặt hóa học nhưng ở nhiệt độ cao hoạt động hơn.

    - Nitơ thể hiện tính oxi hóa và tính khử, tính oxi hóa đặc trưng hơn.

1. Tính oxi hoá: Phân tử nitơ có liên kết ba rất bền, nên nitơ khá trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường.

    a. Tác dụng với hidro

    Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có xúc tác. Nitơ phản ứng với hidro tạo amoniac.

    b. Tác dụng với kim loại

    - Ở nhiệt độ thường nitơ chỉ tác dụng với liti tạo liti nitrua: 6Li + N₂ → 2Li₃N.

    - Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với nhiều kim loại: 3Mg + N₂ → Mg₃N₂ (magie nitrua).

    Lưu ý: Các nitrua dễ bị thủy phân tạo NH₃.

    Nitơ thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn.

2. Tính khử

    - Ở nhiệt độ cao (3000 ºC) Nitơ phản ứng với oxi tạo nitơ monoxit.

    - Ở điều kiện thường, nitơ monoxit tác dụng với oxi không khí tạo nitơ đioxit màu nâu đỏ.

    Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

    - Các oxit khác của nitơ: N₂O, N₂O₃, N₂O₅ không điều chế được trực tiếp từ nitơ và oxi.

    Ghi nhớ: Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn. Thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

IV. Trạng thái tự nhiên

    Trong tự nhiên, nito tồn tại ở dạng tự do và dạng hợp chất.

    - Ở dạng tự do, nito chiếm 80% thể tích không khí.

    - Ở dạng hợp chất, nito có nhiều trong khoáng vật NaNO₃ có tên là diêm tiêu natri.

    Ngoài ra nito có trong thành phần của protein, axit ucleic, … và nhiều hợp chất hữu khác.

V. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

    - Nitơ là thành phần dinh dưỡng chính của thực vật.

    - Tổng hợp amoniac để điều chế phân đạm, axit nitric …

    - Được dùng làm môi trường trơ trong công nghiệp.

    - Nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu sinh học khác.

2. Điều chế.

    a. Trong công nghiệp

    Chưng cất phân đoạn không khí lỏng, thu nitơ ở -196 ºC, vận chuyển trong các bình thép, nén dưới áp suất 150 at.

   b. Trong phòng thí nghiệm

    Đun dung dịch bão hòa muối amoni nitrit (Hỗn hợp NaNO₂ và NH₄Cl):

C. Amoniac - Muối amoni

I. Amoniac (NH₃):

1. Cấu tạo phân tử:

- Trong phân tử NH₃, N liên kết với ba nguyên tử hidro bằng ba liên kết cộng hóa trị có cực. 

- NH₃ có cấu tạo hình chóp với nguyên tử Nitơ ở đỉnh. 

- Nitơ còn một cặp electron hóa trị là nguyên nhân gây ra tính bazơ của NH₃.

2. Tính chất vật lý:

- NH₃ là một chất khí không màu, có mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí.

- Tan nhiều trong nước cho môi trường bazơ yếu.

- Dung dịch bão hòa có nồng độ 25% (D = 0,91 g/cm³).

3. Tính chất hóa học:

4. Điều chế:

II. Muối amoni

Gồm cation NH₄⁺ và anion gốc axit.

1. Tính chất vật lý:

- Muối amoni là chất có cấu tạo tinh thể ion, đều tan tốt trong nước và điện li hoàn toàn thành ion.

2. Tính chất hóa học:

D. Photpho

I. Vị trí – cấu hình electron nguyên tử

II. Tính chất vật lý:

III. Tính chất hóa học: 

- Trong các hợp chất, photpho có các số oxi hóa –3, +3, +5. 

- P có mức oxi hóa là 0 nên trong các phản ứng hóa học photpho thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử.

1. Tính oxi hóa:

2. Tính khử:

IV. Ứng dụng, trạng thái tự nhiên, sản xuất: