- Hydroxylamin NH OH - Stickstoffwasserstoffsäure HN - Hydrazin N H Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs Bei RT sind stabil:- Ammoniak NH 4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe 4 Nichtmetalle

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe

Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs Bei RT sind stabil:

- Ammoniak NH₃ - Hydrazin N₂H₄

- Stickstoffwasserstoffsäure HN₃ - Hydroxylamin NH₂OH

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4 Nichtmetalle

Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs

Bei RT sind stabil: Bei tiefen Temperaturen

sind isolierbar:

- Ammoniak NH₃ - Diazen N₂H₂

- Hydrazin N₂H₄ - Tetrazen N₄H₄

- Stickstoffwasserstoffsäure HN₃ - Hydroxylamin NH₂OH

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4 Nichtmetalle

Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs: Ammoniak NH₃

- farbloses, stechend riechendes Gas ( Fp. -78 °C, Kp. -33 °C) - pyramidales Molekül, Bindungswinkel 107 °

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4 Nichtmetalle

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4 Nichtmetalle

- wie bei Wasser Wasserstoffbrücken und Autoprotolyse:

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs: Ammoniak NH₃

- löst sich gut in Wasser (in 1 l H₂O bei 15 °C 772 l NH₃)

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4 Nichtmetalle

- löst sich gut in Wasser (in 1 l H₂O bei 15 °C 772 l NH₃); die Lsg.

wird auch Salmiakgeist genannt und reagiert schwach basisch:

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4 Nichtmetalle

Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs: Ammoniak NH₃ - natürliche Erzeugung im tierischen Verdauungstrakt

Gülleausbringung auf Feld

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4 Nichtmetalle

- in Spuren in den Atmosphären von Jupiter und Saturn

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4 Nichtmetalle

- technische Erzeugung seit 1913 nach dem Haber-Bosch-Verfahren

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs: Ammoniak NH₃

- Ersatz der H-Atome im Ammoniak führt zu Amiden

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4 Nichtmetalle

Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs: Ammoniak NH₃ - Ersatz der H-Atome im Ammoniak führt zu Amiden

- in Wasser hydrolysieren Amide, Imide und Nitride:

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs: Hydrazin N₂H₄

- farbl. Flüssigkeit (Fp. 2 °C, Kp. 113 °C) raucht an der Luft

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4 Nichtmetalle

Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs: Hydrazin N₂H₄

- farbl. Flüssigkeit (Fp. 2 °C, Kp. 113 °C) raucht an der Luft

- 2 spiegelbildliche Konformere im GG

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4 Nichtmetalle

- farbl. Flüssigkeit (Fp. 2 °C, Kp. 113 °C) raucht an der Luft - 2 spiegelbildliche Konformere im GG

- giftig; ist im Zigarettenrauch enthalten

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4 Nichtmetalle

- farbl. Flüssigkeit (Fp. 2 °C, Kp. 113 °C) raucht an der Luft - 2 spiegelbildliche Konformere im GG

- endotherme Verbindung, die bei Erhitzen oder bei Initialzündung explodiert:

- mit Sauerstoff erfolgt Verbrennung unter großer Wärmentwicklung:

 Raketentreibstoff

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4 Nichtmetalle

Wasserstoffverb. des Stickstoffs: Stickstoffwasserstoffsäure HN₃ - farblose, endotherme, explosive Flüssigkeit (Kp. 36 °C)

- Schwermetallazide (AgN₃ oder Pb(N₃)₂) werden als Initialzünder verwendet

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Hydride des Phosphors, Arsens, Antimons und Bismuts

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Hydride des Phosphors, Arsens, Antimons und Bismuts

- wie NH₃ pyramidal gebaut; mit zunehmender Ordnungszahl basischer - Phosphoniumsalze weniger stabil als Ammoniumsalze:

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4 Nichtmetalle

Hydride des Phosphors, Arsens, Antimons und Bismuts

- wie NH₃ pyramidal gebaut; mit zunehmender Ordnungszahl basischer - Phosphoniumsalze weniger stabil als Ammoniumsalze:

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4 Nichtmetalle

- PH₃ (Phosphan oder Phosphin) ist ein farbloses, knoblauchartig riechendes, sehr giftiges Gas, das mit Hydrogenhalogeniden

Phosphoniumsalze bildet

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4 Nichtmetalle

- AsH₃ (Arsenwasserstoff oder Arsan) ist ein farbloses, äußerst giftiges Gas, dessen thermische Zersetzung mit Arsenspiegel- abscheidung zum Nachweis

von Arsen vrwendet wird (Marshe Probe).

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Oxide des Stickstoffs

- AsH₃ (

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Oxide des Stickstoffs

- AsH₃ (

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4 Nichtmetalle

Oxide des Stickstoffs - Distickstoffmonoxid N₂O („Lachgas“) - Rauschwirkung von N₂O

ist ca. 200 Jahre bekannt

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4 Nichtmetalle

Oxide des Stickstoffs - Distickstoffmonoxid N₂O („Lachgas“)

- Rauschwirkung von N₂O ist ca. 200 Jahre bekannt - farbloses, reaktionsträges Gas

- metastabil (H_B° = +82 kJ/mol), Zerfall in die Elem. erst > 600 °C.

- Darstellung durch Zersetzung von Ammoniumnitrat:

Oppau 1921, fast 600 Tote

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Oxide des Stickstoffs - NO, N₂O₂

- NO ist ein farbloses, giftiges Gas, das wie folgt entsteht:

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4 Nichtmetalle

Oxide des Stickstoffs - NO, N₂O₂

- NO ist ein farbloses, giftiges Gas, das wie folgt entsteht:

- bei RT liegt das GG vollständig auf der linken Seite;

bei hoher T erzeugtes NO kann durch Abschrecken metastabil erhalten werden

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4 Nichtmetalle

- NO ist ein Zwischenprodukt bei der HNO₃-Herstellung;

beim Ostwald-Verfahren wird NH₃ katalytisch zu NO oxidiert:

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4 Nichtmetalle

- im Labor kann NO durch Reduktion von HNO₃ durch Kupfer hergestellt werden:

- die Dimerisierung erfolgt erst im kondensierten Zustand

- mit Sauerstoff reagiert NO spontan zu NO₂:

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4 Nichtmetalle

Oxide des Stickstoffs - N₂O₃, NO₂,N₂O₄, N₂O₅

- N₂O₃ erhält man als blaue Fl. durch Abkühlen einer äquimolaren Mischung aus den Radikalen NO und NO₂:

- Das Salpetersäureanhydrid N₂O₃ zerfällt oberhalb -10 °C (Rückrkn.), mit Laugen bilden sich Nitrite:

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4 Nichtmetalle

- NO₂ist ein braunes, giftiges Gas mit ungerader Elektronenzahl - es dimerisiert zu farblosem N₂O₄:

- NO₂ ist ein Zwischenprodukt der Salpetersäuredarstellung; im Labor erzeugt man es nach:

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4 Nichtmetalle

- NO₂ ist gewinkelt; N₂O₄ ist planar mit einer N-N-Einfachbindung:

- N₂O₄ist das gemischte Anhydrid von HNO₂ und HNO₃ und hydrolysiert mit Lauge unter Disproportionierung:

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Sauerstoffsäuren des Stickstoffs

-

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Sauerstoffsäuren des Stickstoffs - HNO₃

- großtechnische Darstellung durch Einleiten von N₂O₄ in H₂O:

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Stickstoffs - HNO₃

- großtechnische Darstellung durch Einleiten von N₂O₄ in H₂O:

- letztlich wird Salpetersäure durch mehrere großtechnische Rkn. aus dem Stickstoff der Luft dargestellt:

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Sauerstoffsäuren des Stickstoffs - HNO₃

- die konzentrierte Säure löst Cu, Ag, Hg, nicht aber Au und Pt

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4 Nichtmetalle

- eine Mischung von konz. HNO₃ und konz. HCl heißt Königswasser,

Königswasser löst alle Metalle 

1 + 3  Königswasser

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4 Nichtmetalle

- eine Mischung von konz. HNO₃ und konz. H₂SO4 heißt Nitriersäure,

+  Nitriersäure

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Stickstoffs - HNO₃ - mit eiweißhaltigen Stoffen zeigt

Salpetersäure die sogenannte „Xanthoproteinreaktion“

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4 Nichtmetalle

- das HNO₃- Molekül ist planar, das N-Atom sp²-hybridisiert

- die Salze der Salpetersäure heißen Nitrate, das Nitration ist resonanzs-

tabilisiert:

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Stickstoffs - HNO₃ - Nitrate sind leicht wasserlöslich;

Alkalimetallnitrate zersetzen sich beim Erhitzen in Nitrite, Schwermetallnitrate liefern NO₂ und das entspr. Metalloxid:

- Nitrate sind, besonders bei höheren Temp., Oxidationsmittel;

dabei erfolgt Reduktion des Nitrations zu Ammoniak.

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4 Nichtmetalle

- Nitrate sind, besonders bei höheren Temp., Oxidationsmittel;

dabei erfolgt Reduktion des Nitrations zu Ammoniak.

- NaNO₃ und NH₄NO₃ sind wichtige Düngemittel

- KNO₃ (Salpeter) ist im ältesetn Explosivstoff „Schwarzpulver“

neben Schwefel und Holzkohle enthalten

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Stickstoffs - HNO₂

- Salpetrige Säure HNO₂ ist in reinem Zustand nicht darstellbar, sondern nur in verdünnter Lösung einige Zeit haltbar.

- sie ist eine mittelstarke Säure

-zersetzt sich unter Disproportionierung:

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Stickstoffs - HNO₂ -

- Struktur, Hybridisierung des N-Atoms:

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Halogen-

ver-

bindungen des

Stickstoffs

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4 Nichtmetalle

Halogenverbindungen des Stickstoffs

- NF₃ ist ein farbloses, reaktionsträges Gas; ein NF₃-H₂O-Gemisch reagiert erst nach Zündung

- im Gegensatz dazu hydrolysiert das ölig-gelbe, hochexplosive und metastabile NCl₃ wie folgt:

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4 Nichtmetalle

Halogenverbindungen des Stickstoffs

- NBr₃ und NI₃ (als Ammoniakat) sind explosive, polymere Festkörper

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4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Schwefelverbindungen des Stickstoffs

Die S-N - Bindung ist kovalent, Stickstoff ist negativ polarisiert:

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4 Nichtmetalle

Schwefelverbindungen des Stickstoffs

Die S-N - Bindung ist kovalent, Stickstoff ist negativ polarisiert:

- Tetraschwefel-tetranitrid S₄N₄ bildet orangenefarbene

wasserunlösliche Kristalle, die aus Achtringen

aufgebaut sind:

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4 Nichtmetalle

Oxide des Phosphors

- Im Gegensatz zu den Stickstoffoxiden sind die Phosphoroxide exotherme Verbindungen

- die wichtigsten Phosphoroxide sind

+ Phosphor(III)-oxid P₄O₆

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4 Nichtmetalle

Oxide des Phosphors - Phosphor(III)-oxid

- entsteht bei der Oxidation von Phoshor mit stöchiometrischer Menge als sublimierbare, wachsartige, giftige Masse (Fp. 24 °C)

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4 Nichtmetalle

- Struktur läßt sich von P4 - Molekülen ableiten: Insertion von

Sauerstoffatomen in

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4 Nichtmetalle

- Struktur läßt sich von P4 - Molekülen ableiten: Insertion von Sauerstoffatomen in jede P-P Bindung

- mit kaltem Wasser reagiert es zur Phosphonsäure H₂PHO₃

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4 Nichtmetalle

Oxide des Phosphors - Phosphor(V)-oxid

- entsteht bei der Verbrennung von Phosphor in überschüssigem O₂

- weißes, geruchloses, stark hygroskopisches Pulver (Subl. 359 °C)

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4 Nichtmetalle

- entsteht bei der Verbrennung von Phosphor in überschüssigem O₂

- weißes, geruchloses, stark hygroskopisches Pulver (Subl. 359 °C)

- Struktur ähnlich P₄O₆,

zusätzlich doppeltgebundene Sauerstoffatome an allen

sp³-hybrid. P - Atomen

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4 Nichtmetalle

- reagiert äußerst heftig mit Wasser über Zwischenstuifen zu H₃PO₄

- ist eines der wirksamsten wasserentziehenden Mittel - zerfließt dabei zu einem

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4 Nichtmetalle

4.6 Elemente der 5. Hauptgruppe Sauerstoffsäuren des Phosphors

- ist

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Phosphors

- die sauren Eigenschaften der Phosphorsäuren sind durch Protolyse der OH- Gruppen bedingt

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Phosphors

- Phosphorsäuren und saure Phosphate kondensieren, dabei treten drei verschiedene Gruppen auf:

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Phosphors - Orthophosphorsäure H₃PO₄ - farblose Kristalle (Fp. 42 °C)

- gut wasserlöslich (OH - Gruppen!)

- konz. Lösungen sind sirupös (OH - Gruppen, H-Brücken)

- handelsübliche Phosphorsäure hat einen Massenanteil von 85 % - die mittelstarke Säure H₃PO₄ bildet drei Reihen von Salzen:

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Phosphors - Orthophosphorsäure H₃PO₄

- Phosphation PO₄^3- ist tetraedrisch, Sauerstoffe gleich gebunden - Darstellung von Phosphorsäure aus Calciumphosphat:

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Phosphors - Orthophosphorsäure H₃PO₄

- Phosphation PO₄^3- ist tetraedrisch, Sauerstoffe gleich gebunden - Darstellung von Phosphorsäure aus Calciumphosphat

- auf anderem Weg über weißen Phosphor (P₄), Verbrennung zu P₄O₁₀ und anschließender sukzessiver Hydrolyse:

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4 Nichtmetalle

Sauerstoffsäuren des Phosphors - Polyphosphorsäuren, Metaphosphors.

- niedermolekulare Polyphosphate dienen als Wasserenthärter + Pentanatriumphosphat ist / war Bestandteil von Waschmitteln

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4 Nichtmetalle

- niedermolekulare Polyphosphate dienen als Wasserenthärter + Pentanatriumphosphat ist / war Bestandteil von Waschmitteln

Darstellung von Natriumpentaphosphat

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4 Nichtmetalle

- niedermolekulare Polyphosphate dienen als Wasserenthärter + Pentanatriumphosphat ist / war Bestandteil von Waschmitteln + wegen Gewässereutrophierung 

Ersatz durch Zeolithe 

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4 Nichtmetalle

- Calcium- und Ammoniumphosphate sind wichtige Düngemittel

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4 Nichtmetalle

- Calcium- und Ammoniumphosphate sind wichtige Düngemittel - natürliches Ca₃(PO₄)₂ ist unlöslich und daher wenig geeignet - Aufschluß mit halbkonz. Schwefelsäure liefert das

Gemisch „Superphosphat“:

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4 Nichtmetalle

- Calcium- und Ammoniumphosphate sind wichtige Düngemittel - natürliches Ca₃(PO₄)₂ ist unlöslich und daher wenig geeignet

- Aufschluß mit halbkonz. Schwefelsäure liefert „Superphosphat“:

- bei Verwendung von H₃PO₄ erhält man „Doppelsuperphosphat“

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4 Nichtmetalle

- handelsübliche Dünger sind z. B.:

+ Hakaphos [ Harnstoff, KNO₃, (NH₄)₂HPO₄ ]

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4 Nichtmetalle

+ Hakaphos [ Harnstoff, KNO₃, (NH₄)₂HPO₄ ] + Leunaphos [ (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₂HPO₄ ]

Darstellung von Diamnoniumhydrogenphoshat:

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4 Nichtmetalle

+ Hakaphos [ Harnstoff, KNO₃, (NH₄)₂HPO₄ ] + Leunaphos [ (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₂HPO₄ ]

+ Nitrophoska [ (NH₄)₂SO₄, KNO₃, (NH₄)₂HPO₄ ]