Химические свойства простых веществ

В молекуле N₂ атомы связаны тремя ковалентными связями (две p—связи и одна σ-связь), поэтому энергия диссоциации N₂ чрезвычайно велика (945 кДж/моль); аналогичные величины для кислорода — 494 кДж/моль, водорода — 435 кДж/моль.

Чтобы азот вступил в химическую реакцию, необходима активация его молекул нагреванием, облучением или электрическим разрядом. Так, с кислородом азот взаимодействует только в «жестких» условиях, эндотермически образуя оксид азота (II). С водородом реакция идет также только при на­гревании (хотя процесс и экзотермический) и очень высоком давлении и обязательно с катализатором — реакция используется для промышленного получения аммиака (процесс Габера).

Из металлов азот реагирует в обычных условиях только с ли­тием, образуя нитрид:

6Li + N₂ = 2Li₃N + 39 кДж.

С другими металлами реакция идет только при нагревании. Нитриды легко гидролизуются и взаимодействуют с кислотами:

Са₃N₂ + 6Н₂О = ЗСа(ОН)₂ + 2NН₃↑,

АlN + 4НСl = АlСl₃ + NН₄Сl.

Из трех аллотропов фосфора наиболее активным является бе­лый фосфор, состоящий из молекул Р₄ (T_пл = 44 °С, Т_кип = 280 °С). Красный и черный фосфор являются полимерными модифика­циями и у них гораздо более высокие температуры плавления и кипения (Т_пл(Р_красн) = 600 °С под давлением).

Белый фосфор уникален по своей химической активности, ра­зительно отличаясь от азота. Так, уже при комнатной температуре мелкодисперсный фосфор самовоспламеняется, образуя ангидрид фосфорных кислот Р₂О₅(точнее Р₄О₁₀):

Р₄ + 5О₂ = Р₄О₁₀.

При недостатке кислорода образуется оксид фосфора (III) (формально являющийся ангидридом двухосновной фосфористой кислоты Н₃РО₃):

 Р₄ + 3О₂ = 2Р₂О₃.

Так же активно белый фосфор реагирует с галогенами, серой (азот с этими элементами непосредственно не реагирует) — при этом образуются РСl₅, РСl₃, РВr₅, РВr₃, Р₂S₅, Р₂S₃:

Р₄ + 6Сl₂  4РСl_3,  

Р₄ + 10Сl₂ 4РСl₅,

Р₄ + 6Вr₂  4Вr₃ ,

Р₄ + 6S  2Р₂S₃.

Красный и черный фосфор вступают в аналогичные реакции при более высоких температурах. Так же, как и азот, фосфор реагирует с металлами, образуя фосфиды; последние, взаимодействуя с водой или кислотами, выделяют фосфин РН₃:

6Мg + Р₄ = 2Мg₃Р₂,

Мg₃Р₂ + 6Н₂О = ЗМg(ОН)₂ + 2РН₃↑,

2АlР + 6НСl = 2АlСl₃ + 2РН₃↑.

Только белый фосфор реагирует с горячей щелочью, образуя фосфин и гипофосфит, например, КН₂РО₂:

Р₄ + ЗКОН + ЗН₂О = ЗКН₂РО₂ + РН₃↑. 

Эта реакция часто используется в лабораториях для получения фосфина.

Заметим, наконец, что с водородом фосфор практически не взаимодействует.