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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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ossidi di azoto e ossoioni
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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
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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
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