43. Химические свойства элементов vа группы, взаимодействие с простыми веществами. Взаимодействие с водой кислотами и щелочами.

Ответ. В группе с увеличением порядкового номера сверху вниз окислительные свойства уменьшаются, а восстановительные свойства возрастают в связи с увеличением радиуса атомов. Аналогично уменьшается и значение относительной электроотрицательности атомов элементов. Соединения элементов с водородом имеют форму ЭН3. При обычных условиях представляют собой газообразные вещества с характерным запахом, ядовиты. Водные растворы имеют основную среду. Сверху вниз в ряду водородных соединений уменьшается устойчивость и уменьшаются электронодонорные свойства. Так, катион аммония (NH 4+) устойчив, катион фосфония (РН4+) неустойчив, а ион арсония (AsН 4+) не получен. Кислородные соединения азота многочисленны и разнообразны: несолеобразующие оксиды (N 2O, NO), кислотные оксиды (N2O3, NО2, N2O5). Для остальных элементов характерны оксиды Э2O3, Э2O5. С повышением степени окисления кислотные свойства оксидов и соответствующих им кислот возрастают. Азот химически инертен, не поддерживает горение органических веществ, при обычной температуре реагирует только с литием. При нагревании активность возрастает. В химических реакциях проявляет окислительно-восстановительную амфотерность с явным преобладанием окислительных свойств. Окисляет металлы при определенных условиях: 6Li + N2 = 2Li3N, 3Mg + N2 = Mg3N2, 2Al + N2 = 2AlN. Окисляет неметаллы с меньшей электроотрицательнотью при определенных условиях: t ˚ 2В + N2 = 2BN, t ˚ 3Si + 2N2 = Si3N4, Р, t ˚, kt 3H2 + N2 = 2NH3. Восстанавливает неметаллы с большей электроотрицательностью: N2 + O2 = 2NO – Q, N2 + 3F2 = 2NF3. Не восстанавливает ионы водорода из воды. Не восстанавливает ионы водорода из растворов кислот, щелочей. Не восстанавливает центральные атомы кислот-окислителей. Для фосфора характерна окислительно-восстановительная двойственность. Окисляет металлы при нагревании: 3Na + P = Na3P, Al + P = AlP. Восстанавливает неметаллы с большей ОЭО: 2P + 3Cl2 = 2PCl3 (при недостатке хлора), 2P + 5Cl2 = 2PCl5 (при избытке хлора), 4P + 3O2 = 2P2O3 (при недостатке кислорода), 4P + 5O2 = 2P2O5 (при избытке кислорода), 2P + 3S = P2S3 (P2S5). Окисляет неметаллы с меньшей ОЭО: В + Р = ВР, 3Si + 4P = Si3P4. Фосфор непосредственно с водородом не взаимодействует, фосфин получают косвенным путем. Не восстанавливает ионы Н+ из воды. Не восстанавливает ионы Н+ из растворов кислот. Восстанавливает центральные атомы кислот окислителей: 2P + 5H2SO4 (конц) = 2Н3PO4 + 5SO 2 + 2H 2O, P + 5HNO3 (конц) = Н3PO4 + 5NO2 + H 2O, 3P + 5HNO3 (разб) + 2H2O = 3Н 3PO4 + 5NO. Диспропорционирует в растворах щелочей: 4Р + 3KОН + 3Н2О = РН3 + 3KН2РО2. Химическая активность мышьяка обусловлена окислительно-восстановительной амфотерностью. При определенных условиях восстанавливает неметаллы с большей электроотрицательностью: 4As + 3O2 = 2As2O3, 2As + 3Cl2 = 2AsCl3, 2As + 3S = As2S3. Окисляет неметаллы с меньшей электроотрицательностью при высокой температуре с образованием арсенидов: As + B = BAs. Окисляет металлы: As + 3Na = Na3As, As + Al = AlAs. Не восстанавливает ионы водорода из растворов кислот, т.к. окислительно-восстановительный потенциал положительный. Восстанавливает центральные атомы кислот окислителей: As + HNO3 + H2O = H3AsO3 + NO, As + 5HNO3(конц.) = H3AsO4 + 5NO 2 + H 2O, 2As + 5H2SO4(конц.) = 2H3AsO4 + 5SO 2+ 2H2O. В отличие от фосфора мышьяк не взаимодействует со щелочами. Сильные окислители переводят мышьяк в мышьяковую кислоту: 2As + 5Cl2 + 8H2O = 2H3AsO4 + 10HCl. Висмут в сухом воздухе устойчив, во влажном наблюдается его поверхностное окисление. При нагревании выше 1000° С сгорает голубоватым пламенем с образованием оксида Bi2O3. В соединениях висмут проявляет степени окисления −3, +1, +2, +3, +4, +5. При комнатной температуре в среде сухого воздуха не окисляется, но в среде влажного воздуха покрывается тонкой плёнкой оксида. Нагрев до температуры плавления приводит к окислению висмута, которое заметно интенсифицируется при 500 °C. При достижении температуры выше 1000 °C сгорает с образованием оксида Bi2O3: 4Bi + 3O2 = 2Bi2O3. Взаимодействие озона с висмутом приводит к образованию оксида Bi2O5. Незначительно растворяет фосфор. Водород в твёрдом и жидком висмуте практически не растворяется, что свидетельствует о малой активности водорода по отношению к висмуту. Известны гидриды Bi2H2 и BiH3, которые при нагреве являются неустойчивыми и ядовитыми газами. Висмут не взаимодействует с углеродом, азотом и кремнием. Взаимодействие висмута с серой или с сернистым газом сопровождается образованием сульфидов BiS, Bi2S3. Bi + S = BiS. 2Bi + 3S = Bi2S3i. Висмут проявляет стойкость по отношению к концентрированной соляной и разбавленной серной кислотам, но растворяется азотной кислотой и царской водкой. Bi + 4HNO3 = Bi(NO3)3 + NO + 2H2O. Bi + 3HCl + HNO3 = BiCl3 + NO + 2H2O. Висмут реагирует с тетраоксидом диазота с образованием нитрата висмута: Bi + 3N2O4 = Bi(NO3)3 + 3NO. С концентрированной серной кислотой растворяется с образованием сульфата висмута: 2Bi + 6H2SO4 = Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O. Взаимодействие висмута с фтором, хлором, бромом и иодом сопровождается образованием различных галогенидов: 2Bi + 5F2 = 2BiF5. 2Bi + 3Cl2 = 2BiCl3. С металлами способен образовывать интерметаллиды — висмутиды. Висмут также способен образовывать висмуторганические соединения, такие, как триметилвисмут Bi(CH3)3 и трифенилвисмут Bi(C6H5)3. Со многими металлами образует интерметаллические соединения — антимониды. Основные валентные состояния в соединениях: III и V. Окисляющие концентрированные кислоты активно взаимодействуют с сурьмой. серная кислота превращает сурьму в сульфат сурьмы(III) с выделением сернистого газа: 2Sb + 6H2SO4 = Sb2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O. Азотная кислота переводит сурьму в сурьмяную кислоту (условная формула H3SbO4): Sb + 5HNO3 = H3SbO4 + 5NO2 + H2O. Сурьма растворима в царской водке: 3Sb + 18HCl + 5HNO3 = 3H[SbCl6] + 5NO + 10H2O. Сурьма легко реагирует с галогенами: с иодом в инертной атмосфере при незначительном нагревании: 2Sb + 3I2 = 2SbI3. С хлором реагирует по-разному, в зависимости от температуры: 2Sb + 3Cl2 = 2SbCl3. 2Sb + 5Cl2 = 2SbCl5.