Общая характеристика. Распространенность на Земле большинства р-элементов V группы средняя (10−4

Распространенность на Земле большинства р-элементов V группы средняя (10⁻⁴ −10⁻⁶%), значительна лишь для фосфора (0,05%) и азота (0,025%).

В соответствии с электронной конфигурацией s^[57]p^[58] элементы данной группы проявляют, в основном, ст.ок. (+3), (+5) и (–3) (азот, кроме того, может иметь все промежуточные ее значения через 1 за счет более высокой Э.О.). Причем характер изменения их устойчивости в подгруппе тот же, что и для ст.ок. (+4), (+6) и (–2) в случае халькогенов.

По сравнению с Х положительная поляризация атомов p-элементов V группы в соединениях более предпочтительна, а отрицательная – менее (?). И это определяет форму их нахождения в природе. Так, азот по сравнению с кислородом менее устойчив в отрицательный ст.ок., но гораздо более стоек в нулевой (за счет двойного π(p − p) перекрывания в молекуле N₂ ).

Поэтому при формировании земной атмосферы практически весь аммиак, бывший когда-то в отсутствии свободного кислорода основным ее компонентом, по мере накопления O₂ ² окислился им до N₂ . Эта форма представляет примерно половина запасов азота на Земле и составляет 79% (об.) воздуха; сжижением последнего с дальнейшей отгонкой O₂ получают N₂ в промышленности.

В природе азот находится также в виде селитр (нитраты K, Nа, Са, Сu) и органических веществ растений и животных. Важную жизненную роль играют и фосфорсодержащие органические соединения (особенно в работе нервных клеток мозга³). Но основные природные запасы P – это фосфориты (горная порода, основу которой составляет Ca₃ (PO₄ )₂ ) и апатиты (минералы состава Ca₅ (PO₄ )₃ X, где Х – это F или ОН).

Гидроксофосфат кальция является также основным компонентом костных тканей живых организмов, а фторофосфат входит в состав эмали зубов, обеспечивая ей большую прочность и химическую устойчивость. Вот почему в зубные пасты вводят F-содержащие компоненты, а в некоторых странах фторируют воду с целью предотвращения кариеса.

Получают фосфор в промышленности восстановлением фосфоритов углем в присутствии песка (SiO₂ ), который снижает т.пл. фосфорита, а также связывает Ca²⁺ в силикат. При 25⁰С эта реакция запрещена (∆G⁰ > 0). Однако при 1500⁰C, когда преодолевается кинетический барьер данного процесса, он становится и термодинамически обусловленным (G∆ ⁰ = −646 КДж/моль). Это происходит за счет значительного роста энтропии (вследствие образования газа СО и паров фосфора). Подчеркнем, что без добавления песка ∆G⁰ = −78 кДж/моль при той же температуре.

Аналоги фосфора: мышьяк, сурьма и висмут, - представлены в природе в основном в виде сульфидов Э₂S₃ , которые обжигом переводят в оксиды с последующим восстановлением углем до простых веществ. Из арсенопирита мышьяк получают по реакции:

FeAsS ⎯⎯→^t FeS + As.

Дата добавления: 2015-07-25