６　窒素，リンとその化合物ｈ

【窒素とリンの単体】 

窒素NとリンPはともに15族に属す非金属元素である。価電子（最外殻電子）数が　　〔　5　〕個であり，イオンになりにくく，他の原子との結合は一般に〔　共有結合　〕になる。窒素N2は無色・無臭の気体で，空気の体積の約〔　80　〕％を占める。工業的は，液体空気の分留①によって得られる。

リンの単体には同素体が存在する。その1つである〔　黄リン　〕はP4で示される分子で淡黄色のロウ状の固体で，発火点が低く（約60℃），〔　水中　〕で保存する。また，猛毒である。一方，〔　赤リン　〕はPnで示される巨大分子である。暗赤色の粉末で，発火点は約260℃と安定で，無毒である。赤リンはマッチ箱の側薬の成分である。黄リンは〔　二硫化炭素CS2　〕に溶解するが，赤リンはCS2に溶解しない。
 

① N2（沸点－196℃）とO2（沸点－183℃）の沸点の差を利用して分ける。

 

【硝酸の性質】

硝酸HNO3は酸化作用が強く，イオン化傾向が水素よりも小さいCuやAgを溶かし①，ニ酸化窒素や一酸化窒素を発生する②。AlやFeは濃硝酸には〔　不動態　〕を形成するので溶けない。濃硝酸と濃塩酸を体積比1:3で混合した溶液を〔　王水　〕といい，白金や金も溶かす。硝酸は工業的に〔　オストワルト　〕法③によって製造される。実験室的には硝酸塩に濃硫酸を作用させる④。その他，硝酸は無色の発煙性の高い液体で，光により分解するの⑤で，〔　褐　〕色の瓶に入れ，冷暗所で保管する。 
 

①　濃硝酸　〔　Cu　＋　4HNO3　→　Cu(NO3)2　＋　2NO2　＋　2H2O　　〕　

〔　Ag　＋　2HNO3　→　AgNO3　＋　NO2　＋　H2O　　　　〕　

（無機化学の反応式　パターン6　Cu，Agと濃硝酸 ⇒ その金属の硝酸塩＋NO2＋α）

 

　希硝酸　〔　3Cu　＋　8HNO3　→　3Cu(NO3)2　＋　2NO　＋　4H2O 　〕　

〔　3Ag　＋　4HNO3　→　3AgNO3　＋　NO　＋　2H2O　　　〕　

（無機化学の反応式　パターン6　Cu，Agと希硝酸 ⇒ その金属の硝酸塩＋NO＋α）

②　NOとNO2
 

③　オストワルト法

　1）NH3と空気の混合物を，加熱した白金（触媒）に触れさせて，NOを作る。
　　〔　4NH3　＋　5O2　→　4NO　＋　6H2O　〕　

　2）NOを空気に触れさせて，NO2とする。〔　2NO　＋　O2　→　2NO2　〕　　　　　　　

　3）NO2を水に溶かしてHNO3を作る。〔　3NO2　＋　H2O　→　2HNO3　＋　NO　〕　NOが出ることがポイント  

　1）～3）の反応をひとまとめにする。〔　NH3　＋　2O2　→　HNO3　＋　H2O　〕　　3）→ 2）→ 1）の順でたす

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

④　〔　NaNO3　＋　H2SO4　→　NaHSO4　＋　HNO3　〕

濃硫酸の不揮発性を利用した反応。濃硫酸は不揮発性の液体で，その他の塩酸HClや硝酸HNO3は揮発性がある酸である。揮発性の酸の塩に濃硫酸を作用させると，Cl－やNO3－はH＋と結合し，酸となって揮発して遊離する。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

⑤　4HNO3　→　4NO2　＋　2H2O　＋　O2　
 

【アンモニアの性質】 

アンモニアNH3は〔　刺激　〕臭のある無色の空気よりも軽い気体で，水に非常に良く溶け，弱塩基性を示す①。実験室では，塩化アンモニウムNH4Clに強塩基を作用せせる②。工業的には〔　ハーバー・ボッシュ法　〕により，高温・高圧状態で水素と窒素を直接反応させる③。濃塩酸を近づけると塩化アンモニウムNH4Clの白煙を生じる④（アンモニアの検出法）。 

①　〔　NH3　＋　H2O　⇄　NH4＋　＋　OH－　〕

②　〔　2NH4Cl　＋　Ca(OH)2　→　CaCl2　＋　2H2O　＋　2NH3　〕

（無機化学の反応式　パターン9　弱塩基の塩と強塩基 ⇒ 弱塩基と強塩基の塩）

③　〔　N2　＋　3H2　→　2NH3　〕　触媒：四酸化三鉄Fe3O4　

④　〔　NH3　＋　HCl　→　NH4Cl　〕

NH4Clは固体なので，気体どうしが反応して固体ができるので白煙になる。NH3，HClどちらの検出にもなる。
【リンの化合物】 
　五酸化二リンP4O10は十酸化四リンともいい，白色粉末で，〔 潮解 〕性があり，吸湿性が強く乾燥剤や脱水剤として用いられる。リン酸H3PO4は〔 潮解 〕性のある固体で，水に溶けて酸性を示す。五酸化二リンP4O10を水に溶かして煮沸するとリン酸ができる①。 
 

①　〔　P4O10　＋　6H2O　→　4H3PO4　〕　酸性：塩酸＞リン酸＞酢酸