Chimica Sistematica: Pnicogeni

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1 Chimica Sistematica: Pnicogeni Chimica Generale ed Inorganica Chimica Inorganica 1 prof. Dario Duca

2 aspetti generali l azoto è l elemento più abondante nell atmosfera - ca. 80% nel 1772 Rutherford, Cavendish e Scheele lo isolano per sottrazione di O 2 e CO 2 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

3 aspetti generali N 2 è incolore il legame N N è particolarmente stabile e giustifica la bassa reattività N 2 è usato per produrre atmosfere inerti N 2 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 - P 4 -α (cubico), P 4 -β (esagonale) dalla solidificazione del P liquido si ottiene P 4 -α che a bassa temperature si trasforma in P 4 -β P 4 -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 P 4 S 3 il P rosso si ottiene dal bianco per riscaldamento in assenza di aria

4 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

5 aspetti generali il fosforo in fase gas o liquida è P 4 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

6 anioni e cationi N 3- nitruri ; N - 3 azidi (composti generalmente esplosivi) nitruri ionici sono formati con Li e metalli alcalino terrosi i rimanenti nitruri - la maggior parte - hanno carattere covalente N 3- è un forte donatore π nei sistemi che coinvolgono metalli di transizione le azidi (N 3- ) dei metalli alcalini e alcalino terrosi sono conosciute e relativamente stabili Pb(N 3 ) 2 è esplosivo - viene usato come innesco (shock-sensitive) esistono fosfuri (Na 3 P) e arseniuri (Ca 3 As 2 ) - mostrano un carattere più metallico che ionico

7 composti dell azoto l ammoniaca è fra le specie industriali più prodotte 80% di NH 3 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 atm e 20 C - contenenti il complesso enzimatico nitrogenasi (composto da dinitrogenasi e dinitrogenasi reduttasi, contenenti rispettivamente nuclei di Fe e Fe Mo)

8 composti dell azoto nell industria l ammoniaca si produce per mezzo della reazione: presenza di catalizzatori a 200 atm e 380 C H 2 non è prodotta elettroliticamente ma attraverso la razione: ossidazione dell idrazina: l idrazina è un ottimo agente riducente

9 altri composti dell azoto PH 3 è un gas tossico più volatile di NH 3 esistono composti derivati da PH 3 con formula generale PR 3-n H n 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 AsH 3 e SbH 3

10 ossidi di azoto e ossoioni N 2 O 4 è incolore e diamagnetico NO 2 è bruno e paramagnetico N 2 O è un blando anestetico usato in odontoiatria lo stesso è pure usato come propellente (per aerosol) i prodotti di degradazione sono N 2 e O 2 è un gas serra

11 ossidi di azoto e ossoioni un contributo alle pioggie acide: NO 2 può anche essere prodotto per ossidazione (O 2 ) di NO NO (ossido nitrico) si produce dalla combustione di combustibili fossili ma anche da N 2 e O 2 per effetto fotocatalitico NO x è il nome collettivo per gli ossidi di azoto, intesi come inquinanti gli NO x sono una concausa alla formazione del buco nell ozono

12 ossidi di azoto e ossoioni

13 ossidi di azoto e ossoioni l acido nitrico HNO 3 è il reagente elettivo nella sintesi del nitrato d ammonio NH 4 NO 3 il principale uso di NH 4 NO 3 è in agricoltura come fertilizzante esiste un potenziale uso come esplosivo il processo è fortemente esotermico e produce un residuo enorme di particelle HNO 3 è un ottimo solvente non acquoso

14 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 P 4 fuso in camera d acciaio in controcorrente di aria e vapore da fosfati minerali:

15 tavola periodica moderna

16 Chimica Generale ed Inorganica Chimica Inorganica 1 prof. Dario Duca