Nitrogeno y sus propiedades

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Tema 5. Elementos del grupo 15: Nitrógeno

Características generales del grupo 15

Nitrógeno
Estado natural y obtención
Estados de oxidación y química redox
La molécula de dinitrógeno
Reactividad del dinitrógeno
Combinaciones hidrogenadas. NH3
Combinaciones oxigenadas: óxidos, oxoácidos y oxosales
Aplicaciones

Química Inorgánica

Curso 2013-2014

Prof. Gloria Alzuet

2Características generales del grupo 15
Algunas propiedades atómicas y físicas de los elementos del grupo 15
Nitrógeno
Símbolo
Z
Electrones de
valencia
P. f (ºC)
P. e (ºC)
Electronegatividad
Radio covalente (Å)
E. Ionización
(kJ/mol)
A. Electrónica
(kJ/mol)
Est. de oxidación

Fósforo

Arsénico

Antimonio

Bismuto

N
7

P
15

As
33

Sb
51

Bi
83

2s2 2p33s2 3p3

4s2 4p3

5s2 5p3

6s2 6p3

-210
-196
3.0
0.75

44
281
2.1
1.06

814
sublima
2.0
1.20

631
1387
1.9
1.40

271
1580
1.9
1.46

1406

1063

967

833

775

0

-74

-77

-101

-100

-3, -2, -1, 0
+1, +2, +3,
+4, +5

-3, +1, 0,
+3, +5

+3, +5

+3, +5

+3, +5

Carácter metálico
N y P: no metales
As y Sb: semimetales
Bi: metalN y P: óxidos ácidos
As y Sb: óxidos anfóteros
Bi: óxidos básicos

Orbitales np semillenos

Energías de ionización mayores que la de los grupos vecinos
Afinidades electrónicas menores que la de los grupos vecinos

El N es elemento más electronegativo del grupo presenta estados de oxidación
negativos
N3- se encuentra como tal en los nitruros iónicos de elementos electropositivos
(Li3N,Mg3N2)

+3 y +5 muy polarizantes

Química Inorgánica

Compuestos covalentes

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3

Singularidad del nitrógeno
N


[He] 2s2 2p3

Z* 

Su pequeño tamaño (N: 0.75 Å; P:1.06 Å)
enlaces de tipo p- p
:NN:
1
2
E (NN)= 942 kJ/ mol-1

E (P-P)= 200 kJ/ mol-1

 Su elevada electronegatividad
posibilidad de formar enlaces de Hmayor carácter iónico de enlaces


No tiene orbitales d por lo que no puede ampliar octeto (en el
enlace solamente utiliza orbitales s y p).
El P puede utilizar sus orbitales d. Puede formar enlaces d- p
4
3
3 , 1 
2 , 2 
1 , 2 
4 , 1 
5  (sp3d)
6  (sp3d2)

Química Inorgánica

Nitrógeno
NH4+
NH3
NO3NO2+
N2

Fósforo
PH4+
PH3

PO43PF5
PF6-

Curso 2013-2014Geometría
Td
Trigonal
Triangular
lineal
lineal
Td
Bipirámide trigonal
Oh

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4

Estado natural y obtención
Estado natural
Es el elemento libre más abundante en la Tierra.
Atmósfera: 78% (N2(g)). N2 gas incoloro e inodoro
Corteza terrestre: relativamente poco abundante, en la litosfera como NaNO 3
y KNO3
Obtención
Industria:
-destilación fraccionada delaire (30 millones de tn/año).
e N2 = -195.8 ºC
Pe O2 = -183.1 ºC
Pe Ar = -186.0 ºC
Pe Ne = -256.0 ºC
Pe H2 = -253.0 ºC
Pe He = -269.0 ºC

- a menor escala, se puede preparar separándolo del oxígeno atmosférico
mediante el uso de membranas o con Zeolitas.

laboratorio:
NH4NO2 + Q ––> N2 (g) + 2 H2O(g)
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5

Estados deoxidación y Química redox
Variabilidad de estados de oxidación (-3 a + 5)

A pH ácido y básico el N2 es muy estable
El NH4+ es muy estable
Las especies con estados de oxidación comprendidos entre
0 y +5 son inestables, se dismutan formando N2 y NO3El ácido nítrico es un oxidante fuerte y un ácido fuerte
La NH2OH es un reductor

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6La molécula de dinitrógeno
N2 (78% de la atmósfera)
:NN:
ED (NN)= 942 kJ/ mol-1

Muy estable

ED (CC)= 835 kJ/ mol-1
Poco soluble en H2O. Solubilidad aumenta al aumentar la presión.

OE= 3

DIAMAGNÉTICA

HOMO (z)2:  dador
LUMO (*xy):  aceptor

Reactividad
El dinitrógeno es inerte químicamente
Su escasa reactividad es consecuencia de:
• la elevada energía de enlace
•...