ChemicalEdit
Stejně jako ostatní skupiny, i členové této rodiny vykazují podobné vzorce v elektronové konfiguraci, zejména v nejvzdálenějších skořápkách, což vede k trendům v chemickém chování.
Tato skupina má určující charakteristiku, že všechny složkové prvky mají ve svém vnějším plášti 5 elektronů, tj. 2 elektrony v subshell a 3 nepárové elektrony v subshell. Mají tedy 3 elektrony k tomu, aby zaplnily svůj nejvzdálenější elektronový obal v neionizovaném stavu. Symbol termínu Russell – Saunders základního stavu ve všech prvcích ve skupině je 4S 3⁄2.
Nejdůležitějšími prvky této skupiny jsou dusík (N), který je ve své diatomické formě hlavní složka vzduchu a fosfor (P), který je stejně jako dusík nezbytný pro všechny známé formy života.
CompoundsEdit
Na binární sloučeniny skupiny lze odkazovat společně jako pnictides. Pnikidové sloučeniny bývají exotické. Různé vlastnosti, které některé pnictidy mají, zahrnují diamagnetické a paramagnetické při pokojové teplotě, průhlednost a generování elektřiny při zahřívání. Mezi další pnictidy patří ternární druhové skupiny pnictidů vzácných zemin. Jsou ve formě REaMbPnc, kde M je uhlíková skupina nebo prvek skupiny boru a Pn je jakýkoli pnictogen kromě dusíku. Tyto sloučeniny jsou mezi iontovými a kovalentními sloučeninami, a proto mají neobvyklé vazebné vlastnosti.
Tyto prvky jsou také známé svou stabilitou ve sloučeninách kvůli jejich tendenci vytvářet dvojné a trojné kovalentní vazby. To je vlastnost těchto prvků, která vede k jejich potenciální toxicitě, nejzřetelnější u fosforu, arsenu a antimonu. Když tyto látky reagují s různými chemickými látkami v těle, vytvářejí silné volné radikály, které játra snadno nezpracovávají, kde se hromadí. Paradoxně je to právě tato silná vazba, která způsobuje sníženou toxicitu dusíku a vizmutu (pokud je v molekulách), protože tyto tvoří silné vazby s jinými atomy, které se těžko štěpí a vytvářejí velmi nereaktivní molekuly. dusík, se používá jako inertní plyn v situacích, kdy by použití argonu nebo jiného vzácného plynu bylo příliš nákladné.
Vytváření vícenásobných vazeb je usnadněno jejich pěti valenčními elektrony, zatímco pravidlo oktetu umožňuje pnictogen pro přijetí tří elektrony na kovalentní vazbě. Protože 5 > 3, ponechá nevyužité dva elektrony v osamělém páru, pokud v okolí není kladný náboj (jako v NH +
4). Když pnictogen tvoří pouze tři jednoduché vazby, účinky osamělého páru obvykle vedou k trigonální pyramidální molekulární geometrii.
Oxidační stavy Upravit
Lehké pnictogeny (dusík, fosfor a arsen) mají tendenci se tvořit – 3 náboje, pokud se sníží, doplní se jejich oktet. Při oxidaci d nebo ionizované, pnictogeny typicky nabývají oxidačního stavu +3 (ztrátou všech tří elektronů p-pláště ve valenčním plášti) nebo +5 (ztrátou všech tří p-pláště a obou elektronů s-pláště ve valenčním plášti). Těžší pnictogeny však s větší pravděpodobností vytvoří oxidační stav +3 než lehčí díky tomu, že se elektrony s-shell stanou stabilizovanějšími.
-3 oxidační stav Upravit
Pnictogeny mohou reagovat s vodíkem za vzniku hydridů pnictogenu, jako je amoniak. Pokud jde o skupinu, fosfan (fosfin), arsan (arsin), stiban (stibin) a nakonec bismuthan (bismuthin), každý hydrid pnictogenu se postupně stává méně stabilním / nestabilnějším, toxičtějším a má menší úhel vodík-vodík. (od 107,8 ° v amoniaku do 90,48 ° v bismutanu). (Technicky také pnictogen má v oxidačním stavu -3 pouze amoniak a fosfan, protože pro zbytek je pnictogen méně elektronegativní než vodík.)
Krystalové pevné látky s plně redukovanými pnictogeny zahrnují nitrid yttritý, fosfid vápenatý, arsenid sodný, antimonid india a dokonce i podvojné soli, jako je fosfid hlinitý a galium indium. Patří sem polovodiče III-V, včetně arsenidu gália, druhého nejpoužívanějšího polovodiče po křemíku.
+3 oxidační stav Upravit
Dusík tvoří omezený počet stabilních sloučenin III. Oxid dusnatý lze izolovat pouze při nízkých teplotách a kyselina dusitá je nestabilní. Nitrifluorid dusíku je jediný stabilní trihalogenid dusíku, přičemž chlorid dusíku, bromid dusíku a trijodid dusíku jsou výbušné – trijodid dusíku je tak citlivý na nárazy, že ho vybuchne dotyk peří. Fosfor tvoří oxid + III, který je stabilní při teplotě místnosti, kyselinu fosforečnou a několik trihalogenidů, i když trijodid je nestabilní. Arsen tvoří + III sloučeniny s kyslíkem jako arzenity, kyselinou arsenitou a oxidem arsenitým (III) a tvoří všechny čtyři trihalogenidy.Antimon tvoří oxid antimonitý a antimonit, ale ne kyslíkaté kyseliny. Jeho trihalogenidy, fluorid antimonitý, chlorid antimonitý, bromid antimonitý a trijodid antimonitý, stejně jako všechny trihalogenidy pnictogenu, mají trigonální pyramidovou molekulární geometrii.
Oxidační stav +3 je nejčastější oxidační stav vizmutu, protože jeho schopnost tvořit oxidační stav +5 brání relativistické vlastnosti těžších prvků, účinky, které jsou ještě výraznější, pokud jde o moskovium. Vizmut (III) tvoří oxid, oxychlorid, oxynitrát a sulfid. Předpovídá se moskovium (III) chovat se podobně jako vizmut (III). Předpokládá se, že moskovium vytvoří všechny čtyři trihalogenidy, z nichž všechny kromě trifluoridu jsou rozpustné ve vodě. Předpokládá se také, že vytvoří oxychlorid a oxybromid v oxidačním stavu + III.
+5 oxidační stavUpravit
U dusíku slouží stav +5 obvykle pouze jako formální vysvětlení molekul jako N2O5, as vysoká elektronegativita dusíku způsobuje, že elektrony jsou sdíleny téměř rovnoměrně. Pnictogenní sloučeniny s koordinačním číslem 5 jsou hypervalentní. Dusík (V) fluorid je pouze teoretický a nebyl syntetizován. „Pravý“ stav +5 je častější pro v podstatě nerelativistické typické pnictogeny fosfor, arsen a antimon, jak je znázorněno v jejich oxidech, oxidu fosforitém (V), oxidu arzenitém (V) a oxidu antimonu (V), a jejich fluoridy, fluorid fosforitý (V), fluorid arsenitý (V), fluorid antimonitý (V). Alespoň dva také tvoří příbuzné fluoridové anionty, hexafluorfosfát a hexafluoroantimonát, které fungují jako nekoordinující anionty. Fosfor dokonce tvoří smíšené oxidové halogenidy, známé jako oxyhalogenidy, jako je oxychlorid fosforitý, a smíšené pentahalidy, jako je trifluorchlorid fosforečný. Sloučeniny pentamethylpnictogen (V) existují pro arsen, antimon a vizmut. U vizmutu se však oxidační stav +5 stává vzácným kvůli relativistické stabilizaci orbitálů 6s známých jako efekt inertního páru, takže elektrony 6s se zdráhají chemicky se spojit. To způsobí, že oxid bismutitý (V) bude nestabilní a fluorid bismutitý (V) bude reaktivnější než jiné pniktofluoridy, což z něj činí extrémně silné fluorační činidlo. Tento účinek je pro moscovium ještě výraznější, protože mu zakazuje dosáhnout oxidačního stavu +5.
Jiné oxidační stavy Upravit
- Dusík tvoří s kyslíkem různé sloučeniny, ve kterých dusík může nabývat různých oxidačních stavů, včetně + II, + IV, a dokonce i některých směsných valenčních sloučenin a velmi nestabilního oxidačního stavu + VI.
- V hydrazinu, difosfanu a organických derivátech těchto dvou , atomy dusíku / fosforu mají oxidační stav -2. Podobně diimid, který má dva atomy dusíku, které jsou navzájem dvojitě vázány, a jeho organické deriváty mají dusík v oxidačním stavu -1.
- Podobně má realgar vazby arsen-arsen, takže arsen oxidační stav je + II.
- Odpovídající sloučeninou pro antimon je Sb2 (C6H5) 4, kde je oxidační stav antimonu + II.
- Fosfor má +1 oxidační stav v kyselině hypofosforečné a +4 oxidační stav v kyselině hypofosforečné.
- Oxid antimonitý je sloučenina s valenční směsí, kde polovina atomů antimonu je v oxidačním stavu +3 a druhá polovina je v oxidačním stavu +5.
- Očekává se, že moscovium bude mít účinek inertního páru jak pro elektrony 7s, tak pro 7p1 / 2 elektrony, protože vazebná energie osamělého 7p3 / 2 elektron je znatelně nižší než u elektronů 7p1 / 2. Předpokládá se, že to způsobí, že + I bude běžný oxidační stav pro moscovium, i když v menší míře se vyskytuje i pro vizmut a dusík.
PhysicalEdit
Pnictogeny se skládají ze dvou nekovů (jeden plyn, jeden pevný), dvou metaloidů, jednoho kovu a jednoho prvku s neznámými chemickými vlastnostmi. Všechny prvky ve skupině jsou pevné látky při teplotě místnosti, s výjimkou dusíku, který je při teplotě místnosti plynný. Dusík a bismut, i když jsou oba pnictogeny, se velmi liší ve svých fyzikálních vlastnostech. Například na STP je dusík transparentní nekovový plyn, zatímco vizmut je stříbřitě bílý kov.
Teplota tání dusíku je –210 ° C a jeho teplota varu je –196 ° C. Fosfor má teplotu tání 44 ° C a teplotu varu 280 ° C. Arsen je jedním z pouhých dvou prvků, které se sublimují za standardního tlaku; činí to při 603 ° C. Teplota tání antimonu je 631 ° C a jeho bod varu je 1587 ° C. Bod tání vizmutu je 271 ° C a jeho teplota varu je 1564 ° C.
Krystalová struktura dusíku je šestihranná. Krystalová struktura fosforu je krychlová. Arsen, antimon a bismut mají kosočtverečné krystalové struktury.