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).