Chimica Sistematica: Pnicogeni
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Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica Chimica Inorganica 1 prof. Dario Duca Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 aspetti generali • l’azoto è l’elemento più abondante nell’atmosfera - ca. 80% • nel 1772 Rutherford, Cavendish e Scheele lo isolano per sottrazione di O2 e CO2 dall’aria • il P è stato isolato nel 1669 da Brandt per distillazione dell’urina • As, Sb e Bi erano stati già isolati e usati da lunga pezza • As, Sb, e Bi hanno ricevuto particolare attenzione dagli alchimisti • N, P sono classificabili come non metalli Bi come metallo Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 aspetti generali • N2 è incolore il legame N≡N è particolarmente stabile e giustifica la bassa reattività • N2 è usato per produrre atmosfere inerti • N2 è usato come refrigerante ca. 77 K trappole per solventi termostatazione di ambienti di reazione refrigerante di super conduttori refrigerante per la conservazione di He liquido (4 K) • il P ha numerosi allotropi P bianco - P4-α (cubico), P4-β (esagonale) • dalla solidificazione del P liquido si ottiene P4-α che a bassa temperature si trasforma in P4-β • P4-α viene conservato in acqua, in aria produce il fenomeno della fosforescenza • il P bianco era usato per le capocchie dei fiammiferi - data la sua tossicità è stato sostituito dal P rosso e da miscugli di P e S P4S3 • il P rosso si ottiene dal bianco per riscaldamento in assenza di aria Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 aspetti generali • il P nero è comunque l’allotropo più stabile e si ottiene per riscaldamento ad alta pressione del P bianco - il P prodotto ad alte pressioni mostra diverse forme caratterizzate da strutture differenti Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 aspetti generali • il fosforo in fase gas o liquida è P4 decomposizione del fosforo a 1800 °C si decompone al 50% • As, Sb e Bi mostrano numerosi allotropi • As-α è poco stabile - esistono e sono stabili Sb-α e Bi-α • Sb-α e Bi-α fisicamente assomigliano a metalli ma sono cattivi conduttori • il Bi è l’elemento più pesante che non ha isotopi radioattivi Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 anioni e cationi • N3- nitruri ; N3- azidi (composti generalmente esplosivi) • nitruri ionici sono formati con Li e metalli alcalino terrosi • i rimanenti nitruri - la maggior parte - hanno carattere covalente • N3- è un forte donatore π nei sistemi che coinvolgono metalli di transizione • le azidi (N3-) dei metalli alcalini e alcalino terrosi sono conosciute e relativamente stabili • Pb(N3)2 è esplosivo - viene usato come innesco (shock-sensitive) • esistono fosfuri (Na3P) e arseniuri (Ca3As2) - mostrano un carattere più metallico che ionico Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 composti dell’azoto • l’ammoniaca è fra le specie industriali più prodotte • 80% di NH3 è usato nell’agricoltura • l’ammoniaca è usata anche nell’industria degli esplosivi delle fibre sintetiche - rayon, nylon, poliuretani organica e inorganica • l’ammoniaca è un buon solvente • in natura l’ammoniaca e prodotta da batteri - 0.8 atm e 20 °C - contenenti il complesso enzimatico nitrogenasi (composto da dinitrogenasi e dinitrogenasi reduttasi, contenenti rispettivamente nuclei di Fe e Fe|Mo) Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 composti dell’azoto • nell’industria l’ammoniaca si produce per mezzo della reazione: • presenza di catalizzatori a 200 atm e 380 °C • H2 non è prodotta elettroliticamente ma attraverso la razione: ossidazione dell’idrazina: l’idrazina è un ottimo agente riducente Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 altri composti dell’azoto • PH3 è un gas tossico più volatile di NH3 • esistono composti derivati da PH3 con formula generale PR3-nHn con R specie alchiliche e/o specie ariliche • i fosfiti alchilici - P(OR)3 - come le fosfine sono buoni leganti di coordianzione • esistono pure arsine e stibine AsH3 e SbH3 Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 ossidi di azoto e ossoioni • N2O è un blando anestetico usato in odontoiatria • lo stesso è pure usato come propellente (per aerosol) i prodotti di degradazione sono N2 e O2 • è un gas serra N2O4 è incolore e diamagnetico NO2 è bruno e paramagnetico Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 ossidi di azoto e ossoioni un contributo alle pioggie acide: NO2 può anche essere prodotto per ossidazione (O2) di NO • NO (ossido nitrico) si produce dalla combustione di combustibili fossili • ma anche da N2 e O2 per effetto fotocatalitico • NOx è il nome collettivo per gli ossidi di azoto, intesi come inquinanti • gli NOx sono una concausa alla formazione del buco nell’ozono Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 ossidi di azoto e ossoioni Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 ossidi di azoto e ossoioni • l’acido nitrico HNO3 è il reagente elettivo nella sintesi del nitrato d’ammonio NH4NO3 • il principale uso di NH4NO3 è in agricoltura come fertilizzante • esiste un potenziale uso come esplosivo • il processo è fortemente esotermico e produce un residuo enorme di particelle • HNO3 è un ottimo solvente non acquoso Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica: Chimica Inorganica 1 gruppo 15 sintesi dell’acido nitrico e dell’acido fosforico processo Ostwald /Pt processo non catalizzato • esistono 2 metodi di produzione dell’acido fosforico. L’acido fosforico dopo il solforico e il più prodotto nel mondo industrializzato sintesi da fosforo elementare: spray di P4 fuso in camera d’acciaio in controcorrente di aria e vapore da fosfati minerali: tavola periodica moderna Chimica Generale ed Inorganica Chimica Inorganica 1 prof. Dario Duca
