Химические свойства. В ряду азот – висмут усиливаются металлические свойства

В ряду азот – висмут усиливаются металлические свойства. Азот и фосфор – типичные неметаллы; мышьяк и сурьма имеют как металлические, так и неметаллические модификации; висмут – металл. Устойчивость неметаллических модификаций падает, металлических – растет.

Молекулярный азот химически мало активен. При комнатной температуре он реагирует только с литием с образованием нитрида Li₃N. При нагревании азот окисляет многие металлы и неметаллы, особенно с малой атомной массой, образуя нитриды: 3Mg + N₂ → Mg₃N₂; 2B + N₂ → 2BN.

Азот реагирует с водородом, образуя аммиак. В промышленности эту реакцию осуществляют при давлении около 30 МПа, температуре примерно 450°С и в присутствии катализатора (железо).

С галогенами непосредственно азот не взаимодействует (кроме фтора, с которым образует фторид NF₃).

Оксиды азот образует в электрическом разряде: N₂ + O₂ → 2NO.

Фосфор, мышьяк, сурьма и висмут обладают более высокой химической активностью. Они могут окисляться и восстанавливаться.

С кислородом фосфор реагирует, образуя оксиды Р₄О₆ (при недостатке О₂) и Р₄О₁₀ (в избытке О₂); мышьяк, сурьма и висмут окисляются на воздухе образуя оксиды Э₂О₃.

Фосфор горит в атмосфере галогенов, образуя галогениды состава РГ₃, РГ₅ (кроме РI₅), а со фтором – только РF₅. Мышьяк, сурьма и висмут образуют галогениды ЭГ₃ (но ЭF₅ и SbCl₅).

С серой реагируют при нагревании с образованием сульфидов: фосфор – Р₄S₃, P₄S₅, P₄S₇, P₄S₁₀; мышьяк – As₄S₃, As₄S₄, As₂S₃, As₂S₅; сурьма и висмут образуют сульфиды Э₂S₃, а сурьма – и Sb₂S₅.

С водородом не реагируют.

С металлами фосфор реагирует при нагревании, образуя фосфиды, мышьяк образует арсениды и т. п.

С углеродом взаимодействует только фосфор при температуре более 2000°С, образуя фосфид С₃Р.

Фосфор в электрическом разряде реагирует с азотом, образуя Р₃N₂. С мышьяком фосфор образует твердые растворы.

С кислотами-неокислителями не взаимодействуют, при нагревании реагируют с кислотами-окислителями:

– с концентрированной серной кислотой:

2As + 3H₂SO_4(конц.) 2H₃AsO₃ + 3SO₂ + 2H₂O;

2Bi + 6H₂SO_4(конц.) Bi₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O (Sb аналогично);

P₄ + H₂SO_4(конц.) H₃PO₄ + 7SO₂ + S + H₂O;

– с разбавленной азотной кислотой фосфор не реагирует. Мышьяк – при нагревании, окисляясь до ортомышьяковой кислоты H₃AsO₄. Сурьма окисляется азотной кислотой до оксида сурьмы (III), а висмут – до нитрата висмута (III);

– с концентрированной азотной кислотой фосфор и мышьяк взаимодействуют при нагревании, образуя соответственно ортофосфорную и ортомышьяковую кислоты (Р₄ + 20HNO_3(конц.) → 4H₃PO₄ + 20NO₂ + 4 H₂O). Сурьма окисляется до оксида (V), висмут – не реагирует.

При нагревании в воде и растворах щелочей белый и красный фосфор диспропорционируют:

Р₄ + 6Н₂О РН₃ + 3Н₃РО₂ (фосфорноватистая кислота);

Р₄ + 3NаОН + 3Н₂О РН₃ + 3Nа(Н₂РО₂) (гипофосфит натрия).

Металлические модификации сурьмы и висмута устойчивы к воде и щелочам. Мышьяк в воде не растворяется, а щелочами окисляется при кипячении:

2As + 6NaOH 2Na₃AsO₃ + 3H₂.