El nitrógeno es el elemento que encabeza el grupo en el que figuran también fósforo, arsénico, antimonio y bismuto

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Escriba la fórmula de Lewis para el amoníaco y para el catión amonio (NH4+).

Existen muchas sales cristalinas bastantes estables del NH4+, la mayoría soluble en H2O.

Las sales de amonio provenientes de los ácidos fuertes se ionizan totalmente, y las soluciones son ligeramente ácidas:

NH4Cl NH4+ + Cl- [pic 6]

NH4+ + H2O NH3 + H3O+ K298 = 5.5x10-10[pic 7][pic 8]

La constante de este último equilibrio se la conoce como K de hidrólisis; sin embargo podrá considerarse como constante de acidez del ácido catiónico NH4+ y considerar al sistema como ácido-base:

NH4+ + H2O H3O+ + NH3(ac)[pic 9][pic 10]

ácido base ácido base

Metodos de obtención

a) Industrial: Proceso Haber

Se prepara por reacción directa de nitrógeno e hidrógeno.

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ∆H0 = -92Kj[pic 11]

La reacción se lleva a cabo a alta presión y a altas temperaturas, éste último factor desfavorece la formación de NH3 (Principio de la Chatelier), y en presencia de catalizadores, pero se prefiere perder un poco de rendimiento de NH3 en beneficio de que el equilibrio se alcance con mayor rapidez.

b) de laboratorio:

Por calentamiento de una sal de amonio con una base fuerte

NH4Cl + NaOH NH3 + H2O + NaCl[pic 12]

Oxidos de Nitrógeno

Estados de oxidación: +3

Nitritos: NO2-

Son sales oxidantes, por ejemplo el nitrito oxida el NH4+ a N2

NH4NO2 N2 + 2 H2O[pic 13]

Es un método de obtención de N2 en el laboratorio. Su ácido, el nitroso (HNO2) es un ácido débil (Ka= 10-2). Es un compuesto inestable, que no ha podido ser aislado en forma pura.

Se descompone inmediatamente dismutando al N5+ (HNO3) y N2+ (NO).

3 HNO2 HNO3 + 2 NO + H2O[pic 14][pic 15]

Estados de Oxidación: +5

Acido Nítrico: HNO3

Propiedades

Es un ácido fuerte (Ka= 103), que está totalmente disociado en soluciones diluídas dando lugar a NO3- y H+. Comercialemente el HNO3 se presenta en solución concentradas al 68% P/P de título en HNO3 puro y densidad= 1.4 g/ml. Calcule la M.

El ácido nítrico es un poderoso oxidante, oxida a la mayoría de los no metales (generalmente a óxidos u oxácidos en su mayor estado de oxidación) y a casi todos los metales.

Los metales, que como la Ag0 y el Cu0, no reaccionan con ácidos no oxidantes (por ej. HCl), sí lo hacen con HNO3, debido al poder oxidante del anión NO3-.

Los productos de reducción que se forman, dependen de la temperatura de reacción, la naturaleza del reductor y en particular de la concentración (actividad) del ácido.

Así, por ejemplo, en presencia de HNO3 diluído, es más probable que el NO3- se reduzca a monóxido de mononitrógeno (NO), mientras que en presencia de HNO3 concentrado, lo haga a dióxido de mononitrógeno (NO2).

3 Cu + 8 HNO3(dil) 3 Cu(NO3)2 + 2 NO(g) + 4 H2O[pic 16]

Cu + 4 HNO3 concentrado Cu(NO3)2 + 2 NO2(g) + 2 H2O[pic 17]

Ag + 2 HNO3 concentrado AgNO3 + NO2 + H2O[pic 18]

Observar que aunque el Cu0 y la Ag0 se disuelve en HNO3 lo hacen sin liberar hidrógeno.

Reacciones similares ocurren con no metales:

S + 6 HNO3 concentrado H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O[pic 19]

Resonancia

Se dice que existe resonancia cuando una molécula (o ión poliatómico) tiene 2 o más fórmulas igualmente aceptables para representar enlaces.

Se sabe que los dobles enlaces son siempre más fuertes y más cortos que los simples enlaces, por eso se debe alcanzar la última fórmula como inconsistente con los datos experimentales. En realidad, los enlaces entre el N y los otros 2 átomos de O del HNO3, no son ni dobles ni simples, sino intermedios en longitud y fuerza. Esto se ha verificado experimentalmente:

. longitud media del enlace N-O= 1.41 Ao

. longitud media del enlace N=O= 1.19 Ao

. longitud media del enlace en cuestión N-O (HNO3): 1.22

Método de Obtención Industrial: Proceso Ostwald.

Se lleva a cabo mediante la oxidación catalítica del NH3.

1 er. Paso: 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g) ∆H [pic 20]

2do. Paso: 2 NO(g) + O2 2 NO2(g)[pic 21]

3er. Paso: 3 NO2(g) + H2O 2 NO3- + 2 H+ + NO(g)[pic 22]

En el 1er. paso, una mezcla de NH3 y de aire (O2) se hace pasar sobre catalizador de platino (Pt) calentado a altas temperaturas.

En el 2do. paso, el monóxido de mononitrógeno producido se oxida a dióxido de mononitrógeno (NO2).

En el 3er. paso, el NO2 se disuelve en agua y dismuta para formar ácido nítrico y NO, que es recuperado para la 2da. etapa.

Para obtener HNO3 al 100% es necesario destilarlo ya que es volátil.

Fósforo: (P)

Estado natural: combinado: se encuentra como fosfatos, una sal importante es la fosforita Ca3(PO4)2

Variedades alotrópicas del fósforo sólido

Existe en 2 variedades alotrópicas: el fósforo blanco (P4), que es la forma más reactiva y el fósforo rojo que es polímero del P4.

A temperatura