1

15. grupa PSE15. grupa PSEKarakteristike grupe

nemetali semimetali metali

Elektronska konfiguracija: ns2 np3

Oksidacijska stanja: (-3) do (+5)

N: (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)

P: (-3), (+1), (+3), (+4), (+5)

Oksidi: (kiseli, amfoterni, bazni)Negativni oksidacijski brojevi - sa hidrogenom.Pozitivni oksidacijski brojevi - sa halogenima i oksigenom.

N

P

As

Sb

Bi

Nitrogen (azot)Nitrogen (azot)

Zastupljenost• Elementarno stanje

– Atmosfera (78 vol%)

• Jedinjenja– Zemljina kora

- NaNO3 (čilska šalitra)

- KNO3 (indijska šalitra)

• Zemljište• nitrati, nitriti, amonijum

soli, organska jedinjenja.– Anorganska jedinjenja

nitrogena- razlaganjem organske materije.

• Živi svijet (biljke i životinje)

• Organska jedinjenja

Uloga i znaUloga i značčaj nitrogenaaj nitrogena

• Biogeni makroelement• Gradivni element biološki važnih jedinjenja:

�aminokiseline, bjelančevine�pigmenti (hlorofil)�alkaloidi�nukleinske kiseline�enzimi

Nitrogen u atmosferi N2

Fiksacija NO3

-

Đubriva NH4+,

NO3-

Fiksacija N2 prekonitrogenfiksatora

Biljni materijalOtpadni materijal

Razlaganje

Bakterije/gljivice

Amonifikacija (NH3)

Nitrifikacija (NO2-)

Nitrifikacija (NO3-)

Denitrifikacija

bakterije

Biološki ciklus nitrogena

2

Osobine nitrogenaOsobine nitrogena

• diatomna molekula N2,

• bezbojan gas, bez mirisa,• hemijski inertan,• slabo rastvorljiv u vodi,• ne gori,• ne podržava gorenje,• reaktivan na visokoj temperaturi,• reaktivan sa metalima (nitridi).

Upotreba: inertna atmosfera u industrijskim proizvodnim procesima, dobijanje amonijaka, nitratne kiseline i kalcij-cijanamida , sredstvo za hlađenje (tečni nitrogen).

ukapljen nitrogen

Pregled jedinjenja nitrogenaPregled jedinjenja nitrogena

Oksidacijsko stanje Jedinjenje

(-3)

(+2)

(+3)

(+4)

(+5)

Amonijak (NH3)NH4-soli

Nitrogen(II)-oksid (NO)

Nitrogen(III)-oksid (N2O3)Nitritna kiselina (HNO2)

Nitriti

Nitrogen (IV)-oksid (NO2)

Nitrogen(V)-oksid (N2O5)Nitratna kiselina (HNO3)

Nitrati

Amonijak (NHAmonijak (NH33))Osobine:• gas, bezbojan, zagušljiva i oštra mirisa;• nagriza sluznice i tjera suze na oči; • lako se ukapljuje, lako se otapa u vodi:

NH3 + H2O → NH4OH

NH4OH NH4+ + OH

(slaba baza)• 25-30% rastvor ( koncentrovani rastvor amonijaka).Upotreba:proizvodnja amonijum- soli, nitratne kiseline i uree, sredstvo za hlađenje u frižiderima.

AmonijumAmonijum-- solisoli

• Sa kiselinama gradi soli - amonijumove soli:NH4NO3, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4

• Svojstva amonijumovih soli:- zbog hidrolize reaguju kiselo;- zagrijavanjem se raspadaju uz oslobađanje NH3.

Upotreba: mineralna nitratna đubriva.

3

Oksidi nitrogenaOksidi nitrogenaNO nitrogen(II)-oksid

Osobine:– gas, bez boje, zagušljiv, otrovan;– lako se oksidira do NO2.

DobijanjeDirektna sinteza N2 i O2:

N2 + O2 → 2 NOGorenjem amonijaka:

4 NH3 + 5 O2 → 4NO + 6 H2O

Upotreba:dobijanje nitratne kiseline.

Oksidi nitrogenaOksidi nitrogenaN2O3 nitrogen(III)-oksid

Osobine:– čvrsta supstanca, plave boje;– topi se u vodi i daje nitritnu kiselinu:

N2O3 + H2O → 2 HNO2

- sa bazama daje soli nitrite:N2O3 + 2 NaOH → 2 NaNO2 + H2O

Oksidi nitrogenaOksidi nitrogenaNO2 nitrogen(IV)-oksid

2 NO+ O2 → 2 NO2

– gas, crveno-smeđe boje;

– zagušljiv, otrovan;– jako oksidacijsko sredstvo.Otapanje u u vodi:

3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NON2O5 nitrogen(V)-oksid

– bezbojna, čvrsta, kristalna supstanca;– sa vodom burno reaguje i daje nitratnu kiselinu.

Nitritna kiselina HNONitritna kiselina HNO22Osobine:• slaba kiselina,• djelimično disocirana,• postojana u vodenom rastvoru u obliku soli

(nitriti).• Zagrijavanjem se raspada na HNO3 i NO:

3 HNO2 → HNO3 + 2 NO + H2O

• Ima izražena i redukciona (bazna sredina) i oksidaciona svojstva (kisela sredina).

4

Nitratna kiselina HNO3

• Koncentrovana nitratna kiselina (68%)

• Tekućina, bez boje, karakteristična mirisa.

• Razlaganje pod uticajem svjetlosti:4 HNO3 → 4 NO2 + 2 H2O + O2

žuta boja rastvora

– Jako oksidacijsko sredstvo.– Otapa metale Hg, Cu, Ag.– Ne otapa Al, Cr, Fe (pasivacija).

Nitratna kiselina HNONitratna kiselina HNO33• Koncentrovana nitratna kiselina

Cu + 2 HNO3 → CuO + 2 NO2 + H2OCuO + 2 HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

• Razblažena nitratna kiselina:• nije oksidacijsko sredstvo,• jaka kiselina,• otapa Cr, Fe.

Fe + 2 HNO3 → Fe(NO3)2 + 2 H2

Upotreba:Izrada vještačkih đubriva, eksploziva, plastičnih masa, sinteze u organskoj hemiji (reakcije nitriranja).

Fosfor PFosfor P

Zastupljenost• Zemljina kora

– Fosforit Ca3(PO4)2

– Fluoroapatit Ca3(PO4)2 · CaF2

– HloroapatitCa3(PO4)2 ·CaCl2

• ZemljišteCa3(PO4)2

Živi svijet• Organska jedinjenja

• Nukleoproteidi• RNK kiseline

• Kofermenti (koenzimi)

• Kosti (fosforit)

• Zubi (fluoroapatit)

Uloga i znaUloga i značčaj fosforaaj fosfora

• Biogeni element• Gradivna komponenta ćelijske protoplazme

i nukleusa• Važniji procesi:

– metabolizam ugljikohidrata

– fotosinteza– biološka oksidacija

• Ciklus fosfora

Stijene Stijene

zemljizemljišštete

AnorganskiAnorganski

fosfatifosfati

Procesi raspada Procesi raspada

organske materijeorganske materije

BiljkeBiljke

ŽŽivotinjeivotinje

5

Alotropske modifikacije fosforaAlotropske modifikacije fosfora

bijeli fosfor

žute bojereaktivanzapaljivotrovanne otapa se u vodi

čuva se pod vodom

crvene bojestabilannetopiv u vodinije reaktivannije otrovan

crveni fosfor crni fosfor

sive bojemetalna sjaja

provodi toplotu i elektricitetstabilan pod pritiskom

Jedinjenja fosforaJedinjenja fosfora

dehidrataciono sredstvo

čvrsta supstanca

topiva u vodi

kiseli oksid

gradi fosfitnu kiselinu

Fosfor (III)-oksid

P4O6

(+3)

rodencitid

insekticid

otrovan, zapaljiv gas

neprijatna mirisaslabo topiv u vodi

Fosfin

PH3

(-3)

uništavanje glodara

insekticidi (Zn3P2)

čvrste supstance

topive u vodi

otrovne

Fosfidi

Zn3P2, Ca3P2,

Na3P

(-3)

UpotrebaSvojstvaJedinjenjeOksidacijski broj

UpotrebaSvojstvaJedinjenjeOksidacijski broj

dobivanje vještačkih

đubriva

kristalna supstanca

topiva u vodi

umjereno jaka kiselinanije otrovna

H3PO4

Fosfatna kiselina(+5)

dehidrataciono sredstvosredstvo za sušenje

čvrsta,bijela supstancatopiva u vodi

gradi fosfatnu kiselinu

P4O10Fosfor(V)-oksid

(+5)

bijela, kristalna supstanca

topiva u vodi

slaba kiselina

H3PO3

Fosfitna kiselina(+3)

Fosfatna kiselinaFosfatna kiselina

• Trobazna kiselina• Disocijacija fosfatne kiseline:

H3PO4 → H+ + H2PO4-

H2PO4- → H+ + HPO4

2-

HPO42- → H+ + PO4

3-

– Koncentrovana (80% - 85% ) kiselina

Pirofosfatna kiselinaZagrijavanje rastvora fosfatne kiseline:

H3PO4 + H3PO4 → H4P2O7 + H2O- bijela, čvrsta supstanca topiva u vodi.

dihidrogenfosfat

neutralni fosfat

hidrogenfosfat

6

Soli fosfatne kiselineSoli fosfatne kiseline

� Vještačka đubriva:

� Superfosfat� Dvostruki superfosfat� Tomasovo brašno (CaO·P4O10· SiO2)� Amonijum-hidrogenfosfat (NH4)2HPO4

Rastvorljive soli fosfatne kiseline:

MH2PO4- dihidrogenfosfati

M2HPO4 , M3PO4 – alkalnih metala

(NH4)2HPO4

16. grupa PSE16. grupa PSEO

S

Se

Te

Po

Karakteristike grupe

Halkogeni elementi halkos = ruda

Elektronska konfiguracija ns2 np4

nemetali metaloidi metali

O2 gas

S8 čvrsta supstanca

Oksidacijska stanja:

(-2), (-1), (+2), (+4), (+6)

O - poslije fluora najelektronegativniji

Pregled oksidacijskih stanja i znaPregled oksidacijskih stanja i značčajnih ajnih jedinjenja oksigena i sumporajedinjenja oksigena i sumpora

• (0) oksigen, sumpor O2, S8

• (-2) oksid, sulfid H2O, H2S• (-1) peroksid, persulfid H2O2, Na2S2

• (+2) sumpor (II)-oksid SO• (+4) sumor (IV)-oksid SO2

sulfitna kiselina H2SO3hidrogensulfiti, sulfiti HSO3

-, SO32-

• (+6) sumpor (VI)-oksid SO3sulfatna kiselina H2SO4

hidrogensulfati, sulfati HSO4-, SO4

2-

Kisik (oksigen)Kisik (oksigen)

Zastupljenost

• Atmosfera (21 vol%)• Elementarni kisik

• Zemljina kora (49 mas%)– Silikati– Karbonati– Sulfati– Voda

-Živi svijet

-Organska jedinjenja

7

Uloga i znaUloga i značčaj kisikaaj kisika

Biogeni element– Učestvuje u građi žive materije– Biološka oksidacija (disanje)– Proces fotosinteze

Biološko kruženje kisika

biološka oksidacija fotosintezaCO2

O2

Alotropske modifikacije kisikaAlotropske modifikacije kisika

Kisik (O2)• Dobivanje:

– ukapljivanjem zraka

• Svojstva:– gas– oksidaciono sredstvo– podržava gorenje– reaktivan na povećanoj

temperaturi• Upotreba:

– acetilensko zavarivanje– aparati za disanje

Ozon (O3)• Dobivanje:- električno pražnjenje:

3 O2 → 2 O3

• Svojstva:- plavičasti gas- otrovan!- jak oksidans

• Upotreba:- dezinfekcija vode za piće- sredstvo za izbjeljivanje

Jedinjenja oksigenaJedinjenja oksigena--oksidioksidi

kiseli bazični amfoterni neutralni

oksidi nemetala

oksidi metala

oksidi semimetala

sa vodom daju kiseline

sa bazama daju soli

sa vodom daju baze

sa kiselinama grade soli

rastvaraju se u kiselinama

sa kiselinama i bazama daju soli

ne reaguju sa vodom

ne reaguju sa kiselinama i

bazama

ne otapaju se u kiselinama

oksidi nemetala

VodaVoda-- najvanajvažžniji oksid!niji oksid!

Zastupljenost

• ¾ Zemljine površine• Okeani 75 mas%

• Atmosfera

• Živi svijet• 50-95 mas%

Značaj- univerzalni rastvarač

- učesnik u fotosintezi

- hemijsko i mehaničko trošenje prirodnih materijala

(stijene, minerali itd. )

- formiranje plodnog tla

- reguliše temperaturu na Zemlji.

8

Svojstva vodeSvojstva vode• Tekućina

- dipol- tetraedarska struktura- hidrogenske veze- visoka tačka ključanja- 4 oC najveća gustoća- specifična težina 1

Led- manja gustoća- struktura saća

TvrdoTvrdoćća vodea vode

Prolazna tvrdoća Stalna tvrdoća

Ca2+, Fe2+, Mg2+, HCO3

-

SO42-, PO4

3-

Ca2+, Fe2+, Mg2+

Omekšavanje vode:

-hemijskim putem (soda-kreč)

-ionoizmjenjivačke smole

Ca2+ + 2 HCO3- CaCO3(s) + CO2(g) + H2O

Sumpor (S)Sumpor (S)

Zastupljenost• Zemljina kora (0,05 mas%)

ElementarniJedinjenja

• Gips (CaSO4 ·2 H2O)

• Barit (BaSO4)

• Galenit (PbS)• Sfalerit (ZnS)

• Cinabarit (HgS)

Živi organizmi

• bjelančevine

• enzimi

• vitamini

Biološki ciklus sumpora

ZemljiZemljišštete

SOSO4422-- ioniioni

Pretvorba u sulfatePretvorba u sulfate

Redukcija u biljkamaRedukcija u biljkama

do Sdo S22-- -- ionaiona

Raspad organskeRaspad organske

materijematerije

HH22SS

OksidacijaOksidacija

u tlu (bakterije)u tlu (bakterije)

HH22SOSO44

9

SumporSumpor

• Osobine:– žuta čvrsta supstanca,– prstenaste S8

molekule,

– netopiv u vodi,– topiv u CCl4, CS2,

– manje reaktivan od oksigena.

• Upotreba:– dobijanje sulfatne

kiseline,– proizvodnja gume,– baktericidno sredstvo,– fungicidno sredstvo.

sumporsumpor

Jedinjenja sumporaJedinjenja sumporaHidrogen sulfid H2SOsobine:

- gas, mirisa na pokvarena jaja, OTROVAN;- otapa se u vodi, slaba diprotonska kiselina.- Soli:

HS- (hidrogensulfidi), S2- (sulfidi), polisulfidi (CaSx, BaSx).

- Gori plavim plamenom:2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O

Upotreba: redukciono sredstvo, polisulfidi-fungicidna i baktericidna sredstva u šumarstvu.

Jedinjenja sumporaJedinjenja sumporaSumpor (IV)-oksid SO2

• Dobivanje:S + O2 → SO2

FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2(g)• Osobine:bezbojan gas, zagušljiva mirisa, otapa se u vodi,

OTROVAN, KOROZIVAN.SO2 + H2O → H2SO3

• Upotreba:- redukciona i oksidaciona svojstva,- sredstvo za izbjeljivanje, dezificijens.

Jedinjenja sumporaJedinjenja sumporaSulfitna kiselina H2SO3

• srednje jaka kiselina, • postoji samo u rastvoru:

H2SO3 → H+ + HSO3- → H+ + SO3

2-

• Zagrijavanjem se raspada na SO2 i H2O.Soli: • hidrogensulfiti i sulfiti (redukciona sredstva).

Na2SO3 + S → Na2S2O3 (tiosulfat)• Važnija jedinjenja:- Na2SO3 (izbjeljivanje papira, tkanina, konzervans);- Ca(HSO3)2 (rastvarač u proizvodnji celuloze).

10

Jedinjenja sumporaSumpor (VI)-oksid SO3• tekućina, burno reaguje s vodom:

SO3 + H2O → H2SO4– 17 oC (čvrst),– higroskopan- formira maglu u zraku,– jako oksidacijsko sredstvo,– ugljeniše organsku supstancu.

Dobivanje:2 SO2 + O2 SO3

Fe2(SO4)3 → Fe2O3 + 3 SO3

Upotreba:dobivanje sulfatne kiseline.

Sulfatna kiselina HSulfatna kiselina H22SOSO44• Dvobazna kiselina• Koncentrovana 98% kiselina

• Bezbojna, uljasta tekućina• TRI VAŽNE OSOBINE:• jaka kiselina,• jako oksidacijsko sredstvo,• jako dehidratacijsko sredstvo.

• Ugljeniše organsku materiju:C6H12O6 + H2SO4 → H2SO4 · 6 H2O + 6 C• Pušljiva sulfatna kiselina (H2SO4·SO3(l))

20 - 25 % SO3

Jedinjenja sumporaRazblažena H2SO4• jaka kiselina,• nije oksidacijsko sredstvo,• otapa željezo, aluminijum i hrom:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2(korozija metala)

Soli sulfatne kiseline• Hidrogensulfati HSO4

-

• Sulfati SO42-

Upotreba:• Proizvodnja vještakih đubriva, prerada nafte,

organska hemija, punjenje olovnih akumulatora.

17. grupa PSE17. grupa PSEF

Cl

Br

I

As

•Tipični nemetali

•Elektronska konfiguracija: ns2np5

•Diatomne molekule: F2, Cl2, Br2, I2•Jaka oksidacijska sredstva

•Otrovne supstance

•Lako reaguju sa H2 i grade HX

•HX se tope u vodi i daju kiseline (jake)

•Oksidacijska stanja: (-1),(+1),(+3),(+5),(+7);

izuzetak fluor (-1).

Halogeni elementi

11

HlorHlorZastupljenost• Zemljina kora

NaCl (halit)KCl (silvin)KCl·MgCl2·6 H2O (karnalit)Ca3(PO4)2 · CaCl2 (hloroapatit)

• Morska vodaNaCl (3%)

• Živi svijetElektroliti

Osobine hloraOsobine hlora

• Svojstva:• gas žutozelene boje• otrovan, zagušljiv• reaktivan• Otapa se u vodi• jak oksidans• Hlorna voda:Cl2+H2O → HCl + HClO

• Upotreba:• sredstvo za izbjeljivanje

(celuloza, papir),• insekticidi i fungicidi,• hlorirani organski spojevi:

– CHCl3– CCl4– plastične mase

Jedinjenja hloraJedinjenja hlora

Hidrogen-hlorid (HCl)• gas, oštra mirisa• upija vlagu• otrovan, iritira sluznice• dobro se otapa u vodi• Sa H2 reaguje eksplozivnoHloridna kiselina HCl• koncentrovana kiselina (34-36%)• pušljiva HCl kiselina• jaka kiselina• gradi azeotropnu smjesu• Soli - hloridi Upotreba: zaštita drveta od vatre ( CaCl2, MgCl2, ZnCl2).

Hipohloritna kiselina HClO• nestabilna kiselina, • oksidacijsko sredstvo

HClO → H+ + Cl- + OSoli-hipohloriti

– 10 % NaClO sredstvo za izbjeljivanje i dezinfekciju vode;

- dezinfekciono sredstvo prostorija i toaleta;- sterilizacija vode za piće.

Hloritna kiselina HClO2; soli - hloritiHloratna kiselina HClO3; soli - hlorati

– Jaki oksidansi

Jedinjenja hloraJedinjenja hlora

12

Jedinjenja hloraJedinjenja hlora• Perhloratna kiselina HClO4

• Osobine:

• najjača anorganska kiselina;• koncentrovana 70-72% ili 100%;

• jako oksidacijsko sredstvo.

• Reakcija s organskim supstancama je EKSPLOZIVNA!

Soli perhloratne kiseline – perhlorati. Upotreba:

– raketno gorivo ( NaClO4, KClO4).