Wybrane niemetale i ich najważniejsze związki

Azot:
90% znajduje się w atmosferze (78% powietrza)
10% to azotany i związki organiczne
pokłady azotanów V to saletry (sodowa- Chile, potasowa- Indie, wapniowa- Norwegia)
azot atmosferyczny jest w znacznym stopniu bierny
w łuku atmosferycznym lub podczas wyładowań tworzy z tlenem tlenki azotu,
niektóre rośliny asymilują go z powietrza
w organizmach żywych jest składnikiem białek, enzymów i kwasów nukleinowych
otwiera 15 grupę układu okresowego
tworzy trwałe cząsteczki dwuatomowe
jest gazem bezbarwnym, bezwonnym
w wodzie rozpuszcza się znacznie gorzej niż tlen
występuje w postaci izotopów 14N i śladowej ilości 15N
uzyskuje się go poprzez destylację frakcjonowaną (rozdzielenie składników wg temperatury)
wrze w -196*C
przechowuje się i transportuje go w butlach stalowych lub cysternach
tworzy komórki roślinne
rośliny motylkowate (np. łubin) dzięki bakteriom w korzeniach asymilują go
jest w ciągłym obiegu

NH4Cl (chlorek amonu/salmiaku):
NH4Cl + NaNO2 → NaCl + N2 | + 2 H2O - ogrzewanie stężonych roztworów salmiaku z azotanem III sodu.

Amoniak (NH2):
substancja wyjściowa do produkcji kwasu azotowego V i jego soli
jego roztwór to woda amoniakalna
jest gazem bezbarwnym, nieco lżejszym od powietrza
pod ciśnieniem łatwo się skrapla, tworząc bezbarwną ciecz,
pobiera dużo ciepła z otoczenia po wrzeniu
stosowany jako czynnik oziębiający w urządzeniach chłodniczych
bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie
woda amoniakalna ma charakter zasadowy
rozpuszczanie wody amoniakalnej:
NH3 + H2O → NH3 * H2O
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
jony hydroksylowe nadają mu zasadowy charakter
połączenie wody amoniakalnej z kwasami to sole amonowe, np.
NH4+ OH + H3O + Cl → NH4 + Cl + 2 H2O
NH4Cl – chlorek amonu
powstawanie soli kwasu azotowego V:
NH3 + HNO3 → NH4NO3
ogrzewane sole amonu łatwo ulegają rozkładowi z wydzieleniem gazowego amoniaku:
NH4Cl → NH3 | + HCL
NH4(CO3)2 → 2 NH3 | + CO 2 | + H2O |
sole amonu mają zastosowanie jako sztuczne nawozy oraz oczyszczają powierzchnię metali przed lutowaniem

Tlenek azotu (N2O):
bezbarwny gaz o właściwościach narkotycznych, rozweselających
stosowany w medycynie jako łagodny środek rozweselający
otrzymuje się go z azotanu V przez powolne ogrzewanie:
NH4NO3 → N2O| + 2 H2O

Tlenek azotu II (NO):
jest nierozpuszczalny w wodzie
bezbarwny gaz
powstaje z azotu i tlenu w łuku elektrycznym oraz w powietrzu podczas wyładowań
jest jednym z groźnych zanieczyszczeń
ma jeden elektron niesparowany (jest bardzo aktywny w stanie gazowym)
w stanie ciekłym i stałym tworzy dimery (cz. podwójne)
łatwo utlenia się na powietrzu do tlenku azotu IV

Tlenek azotu IV (NO2):
brunatny, trujący gaz o charakterystycznym, duszącym zapachu
mają niesparowany elektron (łatwo asocjują do N2O4)
powyżej 150*C rozkłada się do NO i tlenu
jest tlenkiem o charakterze kwasowym
rozpuszczony w wodzie tworzy mieszaninę HNO2 i HNO3
2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

Tlenek azotu III (N2O3), kwas azotowy III (HNO2)

Sole kwasu azotowego (III):
są trwałe, znajdują zastosowania praktyczne
NaNO2 jest używany do otrzymywania barwników oraz oksydowania wyrobów ze stali

Tlenek azotu V (N2O5):
-krystaliczna substancja stała, tlenek kwasowy, substrat kwasu azotowego (V):
N2O5+ H2O → 2 HNO3

Kwas azotowy V:
bardzo silny utleniacz
utleniają się także węgiel i siarka (powstaje NO2)
stężony jest cieczą bezbarwną, cięższą od wody, o ostrej woni
silnie żrący, niszczy papier, tkaniny, barwniki, na skórze pozostawia brunatne plamy i trudno gojące rany po oparzeniu
inicjuje ścinanie białka (reakcja ksantoproteinowa)

Azotany V:
KNO3 (produkcja materiałów wybuchowych)
AgNO3 (wykorzystywany w lecznictwie i kosmetyce)
NaNO3 (wyrób szkła)
saletry potasowe, wapniowe, sodowe i amonowe (nawozy sztuczne)

Nitozaminy są to uboczne produkty powstawania azotanów III – są rakotwórcze.



Tlen:
łatwo ulega rozkładowi (2HgO → 2 Hg + O2 |)
jego źródłem są HgO, KmnO4 lub KclO3 w warunkach laboratoryjnych (2 ostatnie są toksyczne)
bezbarwny, bezwonny gaz
można otrzymywać go także przez elektrolizę roztworów wodnych (gaz wydziela się na anodzie)
jest cięższy od powietrza
gromadzi się na dnie naczynia
nieznacznie rozpuszcza się w wodzie
występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych (w temp. Pok.)
energicznie łączy się z pierwiastkami, wyzwalając ciepło i światło, np.
C + O2 → CO2 | tlenek węgla (IV)
S + O2 → SO2 | tlenek siarki (IV)
2 Mg + O2 → 2 MgO tlenek magnezu
umożliwia oddychanie, warunkuje procesy spalania, umożliwia przemianę szczątków organizmów żywych
jest pobierany przez organizmy wodne z wody
poniżej 15% w powietrzu następują zaburzenia w funkcjonowaniu ludzkiego organizmu
z azotem używany jest do oddychania w aparatach tlenowych
w przemyśle używany do wytwarzania wysokich temperatur
używany w hutnictwie, przemyśle chemicznym i rakietowym
jest odnawiany dzięki procesowi fotosyntezy
występuje w dwóch odmianach alotropowych- pod postacią cząsteczek dwuatomowych i trójatomowych
cząsteczka ma budowę dwurodnikową (posiada dwa elektrony niesparowane), dzięki czemu jest niezwykle aktywny
pod wpływem promieni ultrafioletowych łączy się z dwuatomową cząstką tlenu dając ozon

Ozon:
gaz o ostrym zapachu
łatwo wybucha
powstaje na skutek wyładowań atmosferycznych, w strumieniu tlenu i podczas pracy lamp kwarcowych
dość dobrze rozpuszcza się w wodzie
bardzo energiczny środek utleniający
używany do bielenia i odkażania, do syntez chemicznych
w większych ilościach szkodliwy dla ludzi, zwierząt, roślin (osłabia immunologię, sprzyja rozwojom nowotworów i zmian genetycznych)


Siarka:
10 miejsce wśród pierwiastków
występuje w stanie wolnym (w pokładach siarki oraz licznych minerałach)
jej minerały to:
* piryt (FeS2)
* blenda cynkowa (ZnS)
* galena (PbS)
* gips (CaSO4* 2 H2O)
* anhydryt (CaSO4)
* baryt (BaSO4)
* niektóre złoża ropy naftowej
podstawowy surowiec przemysłu chemicznego
stosowana w produkcji gumy (proces wulkanizacji kauczuku)
używana do produkcji ebonitu
ma zastosowanie do produkcji kwasu siarkowego VI, barwników, związków siarki dla przemysłu
stała substancja, krucha o żółtej barwie w postaci pierścieniowej cząsteczek S8
bez zapachu i smaku
prawie nierozpuszczalna (jedynie w CS2 i toluenie)
występuje w postaci mieszaniny izotopów 32S i 34S
odmiany alotropowe:
* siarka rombowa (trwała do temp. 96*C)
* siarka jednoskośna (powstała z siarki rombowej, w temp. Powyżej 96*C, o długich, lekko ściętych, igłowatych kryształach)
oziębiona siarka jest brunatną, plastyczną masą, która z czasem twardnieje, zółknie i kruszeje
gwałtowne ostudzanie siarki prowadzi do powstania kwiata siarczanowego
spalana w tlenie lub na powietrzu tworzy tlenek siarki IV (ditlenek/dwutlenek siarki- SO2).
Reaguje z wodorem:
H2+ S → H2S

Dwutlenek siarki:
bezbarwny gaz o duszącym zapachu
szkodliwie działa na śluzówkę przełyku i układu oddechowego
ma właściwości bakteriobójcze (odkaża beczki na wino)
ma właściwości wybielające
jest bardzo szkodliwy dla organizmów żywych
powstaje w procesach spalania zasiarczonego węgla i ropy naftowej
aniony HSO3- uszkadzają DNA
wzrost stężenia powoduje opady kwaśnych deszczy
powstaje podczas spalania siarkowodoru, spalanie siarczków metali (cynku, żelaza), w reakcji siarczanu (IV) dowolnego metalu z mocnym kwasem, np.:
Na2SO3 + 2 HCL → 2 NaCl + SO2 + H2O
z wodą tworzy kwas siarkowy (IV)
SO2+ H2O → H2SO3

Tlenek siarki VI:
powstaje w procesie katalitycznego utlenienia SO2:
SO2 + O2 → 2 SO3 (kat. platyna, tlenki wandatu, chromu, żelaza + 400*C)
występuje w stanie gazowym lub stałym (w zależności od temp.)
trudno rozpuszcza się w wodzie
jest tlenkiem kwasowym kwasu siarkowego (VI)
SO2 + H2O – H2SO4

Kwas siarkowy VI:
bezbarwna, oleista ciecz
w reakcji z wodą jest silnie egzoenergetyczny
cięższy od wody
żrący i silnie higroskopijny
powoduje zwęglenie substancji organicznych
ma bardzo szerokie zastosowanie
wykorzystywany do otrzymywania innych kwasów z ich soli, np.
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCL
służy do wyrobu barwników, włókien sztucznych, materiałów wybuchowych, nawozów sztucznych
oczyszcza oleje, naftę, parafinę, osusza gazy
jeden z najpopularniejszych odczynników w laboratoriach
utlenia większość metali
można go transportować w stalowych cysternach

Siarkowodór:
bezbarwny, bezwonny gaz
ma charakterystyczny zapach zgniłych jaj
produkt procesów gnilnych białek
występuje w wodach mineralnych i gazach wulkanicznych
wody siarczane mają właściwości lecznicze
ma charakter kwasowy
barwi roztwór z oranżem metylowym na czerwono
sole jego kwasu to siarczki (powstają w reakcji siarkowodoru z solami różnych metali lub w wyniku bezpośredniej syntezy metali z siarką, np.
CuSO4 + H2S → CuS | + H2SO4
Zn+S → ZnS)

Siarczki licznie występują w przyrodzie. Jest to np. piryt (głównie w Hiszpanii, Portugalii), chalkopiryt CuFeS2 (służy do otrzymywania miedzi), Blenda cynkowa (źródło cynku), galena (PbS – minerał ołowiu), siarczek rtęci (II)m tzw. cynober (do produkcji rtęci),

Chlor:
przedstawiciel fluorowców
występuje wyłącznie w postaci związków
główne minerały to jego sole, np. sól kamienna NaCl, karnalit (KCL* MgCL2 * 6 H2O).
Występuje w wodzie morskiej
jest gazem o zielonożółtym zabarwieniu
w warunkach laboratoryjnych otrzymuje się go przy pomocy MnO2 lub KmnO4:
MnO2 + 4 HCL → MnCL2 + Cl2| + 2 H2O
2 KmnO4 + 16 HCL → 2 KCL + 2 MnCL2 + 5 CL2 | + 8 H2O
otrzymywany jest także w reakcji elektrolizy soli kuchennej
cięższy od powietrza
ma charakterystyczny, duszący zapach
jest bardzo toksyczny
dość dobrze rozpuszcza się w wodzie, tworząc wodę chlorową Cl2(aq)
zbiera się na dnie naczyń
ma właściwości wybielające i odkażające
reaguje bezpośrednio z wieloma metalami i niemetalami, tworząc chlorki, np.
chlorek sodu (2 Na+ Cl → 2 NaCl; Ag + Cl → AgCl, Cu+Cl2 → CuCl2)

Chlorowodór:
bezbarwny, bezwonny gazowy produkt o duszącym zapachu
jest trujący
z mokrym powietrzem przypomina mgłę
otrzymuje się go w przemyśle, zgodnie z równaniem reakcji:
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCL
dobrze rozpuszcza się w wodzie
ma kwasowy charakter
wodny roztwór chlorowodoru to kwas solny
stężony jest silnie żrący, powoduje trudno gojące się rany
niszczy papier, tkaniny, skórę,
występuje w soku żołądkowym ssaków
Kwas solny:
popularny odczynnik chemicznych
używany we włókiennictwie, przemyśle farmaceutycznym do produkcji barwników

Tlenki chloru:
Cl2O7 – tlenek chloru (VII) – silny utleniacz, bezbarwna ciecz
Ca(ClO)2 - chloran (I) wapnia - odkaża, wybiela
KclO3 – chloran (V) potasu – wybucha przy uderzeniu
KCLO4 – chloran (VII) potasu – wybucha pod wpływem detonatora