Азот и фосфор

3 термина · 12 заданий

Азот и фосфор — элементы VA группы, у их атомов по пять внешних электронов. Оба элемента необходимы для жизни: азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, фосфор — в состав костей, зубов и молекул, в которых клетка запасает энергию. Недаром главные удобрения — азотные и фосфорные. Но простые вещества азот и фосфор ведут себя совсем по-разному.

Азот

Азот \(\ce{N2}\) составляет 78 % воздуха по объёму. Это бесцветный газ без запаха, мало растворимый в воде. Атомы в молекуле азота связаны очень прочной тройной связью (тема 3.1), поэтому азот химически малоактивен. При комнатной температуре он реагирует только с литием, при нагревании — с магнием, водородом и кислородом:

\[ \ce{6Li + N2 -> 2Li3N}, \qquad \ce{3Mg + N2 ->[t^\circ] Mg3N2}, \qquad \ce{N2 + 3H2 <=>[t^\circ, p, \text{кат.}] 2NH3} \]

С кислородом азот соединяется только при очень высокой температуре, около 2000 °C, или в разряде молнии. Так в природе азот воздуха превращается в соединения, которые с дождём попадают в почву и усваиваются растениями:

\[ \ce{N2 + O2 ->[t^\circ] 2NO} \]

Инертностью азота пользуются: им заполняют упаковки продуктов, чтобы они не окислялись, а жидким азотом, который кипит при −196 °C, замораживают биологические материалы. Но больше всего азота идёт на синтез аммиака (тема 4.11).

Из истории. Азот открыл в 1772 году шотландский врач Даниел Резерфорд: он заметил, что после горения свечи и дыхания мыши в воздухе остаётся газ, в котором не может жить ни мышь, ни пламя. Лавуазье назвал его azote — «безжизненный». Парадокс в том, что без азота жизни нет: он входит в состав каждого белка.

Белый и красный фосфор

Фосфор, как и сера, образует несколько аллотропных модификаций. Белый фосфор состоит из молекул \(\ce{P4}\). Это мягкое воскообразное вещество, очень ядовитое. На воздухе белый фосфор медленно окисляется и светится в темноте, а при небольшом нагревании, около 40 °C, самовоспламеняется, поэтому его хранят под водой. Красный фосфор — порошок, в котором атомы связаны в длинные цепи. Он не ядовит, не светится и загорается только при поджигании; его наносят на боковую поверхность спичечного коробка. При нагревании без воздуха белый фосфор превращается в красный.

Фосфор горит, образуя густой белый дым оксида фосфора(V). С металлами он образует фосфиды, с хлором — хлориды фосфора:

\[ \ce{4P + 5O2 -> 2P2O5}, \qquad \ce{3Ca + 2P ->[t^\circ] Ca3P2}, \qquad \ce{2P + 3Cl2 -> 2PCl3} \]

Интересно. Фосфор открыл в 1669 году гамбургский алхимик Хенниг Бранд, который искал философский камень, выпаривая мочу. Вместо золота он получил вещество, светящееся в темноте, и назвал его фосфором — «светоносным». А безопасные спички с красным фосфором на коробке придумали в Швеции в середине XIX века; до этого спички с белым фосфором загорались от трения о любую поверхность и часто вызывали пожары и отравления.

Ловушка ОГЭ. Азот не горит и не поддерживает горение, в отличие от кислорода. Белый и красный фосфор — разные простые вещества одного элемента, но при горении оба дают один и тот же оксид \(\ce{P2O5}\).

Разбор задания ОГЭ. Выберите два утверждения, верных для азота: 1) при обычных условиях реагирует с литием; 2) хорошо растворяется в воде; 3) горит на воздухе; 4) в молекуле атомы связаны тройной связью; 5) имеет резкий запах.

Решение. Молекула азота содержит тройную связь, поэтому он малоактивен, и при комнатной температуре с ним реагирует только литий. Азот — газ без запаха, мало растворимый в воде; он не горит, иначе горел бы весь воздух.

Ответ: 14.

Закрепите теорию: 3 термина и 12 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward