ChemicalEdit
Som andre grupper viser medlemmerne af denne familie lignende mønstre i elektronkonfiguration, især i de yderste skaller, hvilket resulterer i tendenser i kemisk adfærd.
Denne gruppe har den definerende egenskab, at alle komponentelementerne har 5 elektroner i deres yderste skal, det vil sige 2 elektroner i s underskal og 3 ikke-parrede elektroner i p underskallen. De har derfor 3 elektroner, der mangler at udfylde deres yderste elektronskal i deres ikke-ioniserede tilstand. Russell – Saunders-betegnelsessymbolet for jordtilstanden i alle grundstoffer i gruppen er 4S 3⁄2.
De vigtigste elementer i denne gruppe er nitrogen (N), som i sin diatomiske form er hovedkomponent i luft og fosfor (P), som ligesom nitrogen er essentiel for alle kendte livsformer.
Forbindelser Rediger
Binære forbindelser i gruppen kan henvises til kollektivt som pniktider. Pnictidforbindelser har tendens til at være eksotiske. Forskellige egenskaber, som nogle pnictider har, inkluderer at være diamagnetisk og paramagnetisk ved stuetemperatur, være gennemsigtig og generere elektricitet, når den opvarmes. Andre pnictider inkluderer den ternære sjældne jordarter hovedgruppe af pnictider. Disse er i form af REaMbPnc, hvor M er en carbongruppe eller en boregruppe, og Pn er et hvilket som helst pnictogen undtagen nitrogen. Disse forbindelser er mellem ioniske og kovalente forbindelser og har således usædvanlige bindingsegenskaber.
Disse elementer er også kendt for deres stabilitet i forbindelser på grund af deres tendens til at danne dobbelt og tredobbelt kovalente bindinger. Dette er egenskaberne ved disse grundstoffer, der fører til deres potentielle toksicitet, mest tydeligt i fosfor, arsen og antimon. Når disse stoffer reagerer med forskellige kemikalier i kroppen, skaber de stærke frie radikaler, som ikke let behandles i leveren, hvor de ophobes. Paradoksalt nok er det denne stærke binding, der forårsager kvælstof og vismut reduceret toksicitet (når de er i molekyler), da disse danner stærke bindinger med andre atomer, som er vanskelige at opdele, hvilket skaber meget ureaktive molekyler. For eksempel N2, den diatomiske form af nitrogen, bruges som en inaktiv gas i situationer, hvor anvendelse af argon eller en anden ædelgas ville være for dyrt.
Dannelse af flere bindinger lettes af deres fem valenselektroner, mens oktetreglen tillader et pnictogen til at acceptere tre elektroner på kovalent binding. Fordi 5 > 3, efterlader det ubrugte to elektroner i et ensomt par, medmindre der er en positiv ladning omkring (som i NH +
4). Når et pnictogen danner kun tre enkeltbindinger, effekter af det ensomme par resulterer typisk i trigonal pyramidemolekylær geometri.
Oxidationstilstande Rediger
De lette pnictogener (nitrogen, fosfor og arsen) har tendens til at danne – 3 opladninger, når de reduceres, og færdiggør deres oktet. Når de oxideres d eller ioniseret tager pnictogener typisk en oxidationstilstand på +3 (ved at miste alle tre p-shell-elektroner i valensskallen) eller +5 (ved at miste alle tre p-shell og begge s-shell-elektroner i valensskallen). Imidlertid er tungere pnictogener mere tilbøjelige til at danne +3 oxidationstilstand end lettere på grund af at s-shell elektroner bliver mere stabiliserede.
-3 oxidation stateEdit
Pnictogener kan reagere med hydrogen til dannelse af pnictogenhydrider såsom ammoniak. Gå ned i gruppen til phosphan (phosphin), arsane (arsine), stibane (stibine) og endelig bismuthan (bismuthine), hver pnictogenhydrid bliver gradvis mindre stabil / mere ustabil, mere giftig og har en mindre hydrogen-hydrogen-vinkel (fra 107,8 ° i ammoniak til 90,48 ° i bismuthan). (Også teknisk set har kun ammoniak og phosphan pnictogenet i −3 oxidationstilstand, fordi pnictogen for resten er mindre elektronegativt end hydrogen.)
Krystalfaststoffer med pnictogener fuldt reduceret inkluderer yttriumnitrid, calciumphosphid, natriumarsenid, indiumantimonid og endda dobbeltsalte som aluminiumgalliumindiumphosphid. Disse inkluderer III-V halvledere, herunder galliumarsenid, den næststørste anvendte halvleder efter silicium.
+3 oxidationstilstand Rediger
Kvælstof danner et begrænset antal stabile III-forbindelser. Kvælstofoxid (III) kan kun isoleres ved lave temperaturer, og salpetersyre er ustabil. Nitrogen trifluorid er det eneste stabile nitrogentrihalogenid, hvor nitrogentrichlorid, nitrogentribromid og nitrogentriiodid er eksplosive – nitrogentriiodid er så stødfølsomt, at berøring af en fjer detonerer det. Fosfor danner et + III-oxid, der er stabilt ved stuetemperatur, phosphorsyre og flere trihalogenider, skønt triiodidet er ustabilt. Arsen danner + III forbindelser med ilt som arsenitter, arsen syre og arsen (III) oxid, og det danner alle fire trihalogenider.Antimon danner antimon (III) oxid og antimonit, men ikke oxysyrer. Dens trihalider, antimontrifluorid, antimontrichlorid, antimontribromid og antimontriiodid, som alle pnictogen-trihalider, har hver især trigonal pyramidemolekylær geometri.
+3-oxidationstilstanden er vismuths mest almindelige oxidationstilstand, fordi dens evnen til at danne +5 oxidationstilstanden forhindres af relativistiske egenskaber på tungere grundstoffer, effekter, der er endnu mere udtalt vedrørende moscovium. Bismuth (III) danner et oxid, et oxychlorid, et oxynitrat og et sulfid. Moscovium (III) forudsiges at opføre sig på samme måde som vismut (III). Moscovium forudsiges at danne alle fire trihalider, hvoraf alle undtagen trifluoridet forudsiges at være opløselige i vand. Det forudsiges også at danne et oxychlorid og oxybromid i + III oxidationstilstand. / p>
+5 oxidation stateEdit
For nitrogen tjener +5-tilstanden typisk kun som en formel forklaring af molekyler som N2O5, som den høje elektronegativitet af nitrogen får elektronerne til at deles næsten jævnt. Pnictogenforbindelser med koordination nummer 5 er hypervalente. Kvælstof (V) fluor er kun teoretisk og er ikke blevet syntetiseret. Den “sande” +5-tilstand er mere almindelig for de i det væsentlige ikke-relativistiske typiske pnictogener phosphor, arsen og antimon, som vist i deres oxider, phosphor (V) oxid, arsen (V) oxid og antimon (V) oxid, og deres fluorider, phosphor (V) fluor, arsen (V) fluor, antimon (V) fluor. Mindst to danner også relaterede fluoranioner, hexafluorphosphat og hexafluorantimonat, der fungerer som ikke-koordinerende anioner. Fosfor danner endda blandede oxid-halogenider, kendt som oxyhalider, som fosforoxichlorid, og blandede pentahalider, som fosfortrifluordichlorid. Pentamethylpnictogen (V) -forbindelser findes til arsen, antimon og bismuth. For bismuth bliver +5-oxidationstilstanden dog sjælden på grund af den relativistiske stabilisering af 6s-orbitaler kendt som den inerte pareffekt, så 6s-elektronerne er tilbageholdende med at binde kemisk. Dette medfører, at vismut (V) oxid er ustabil, og vismut (V) fluor er mere reaktiv end de andre pnictogen pentafluorider, hvilket gør det til et ekstremt kraftigt fluoreringsmiddel. Denne effekt er endnu mere udtalt for moscovium og forhindrer det i at opnå en +5 oxidationstilstand.
Andre oxidationstilstande Rediger
- Kvælstof danner en række forbindelser med ilt, hvori nitrogen kan antage en række oxidationstilstande, herunder + II, + IV, og endda nogle blandede valensforbindelser og meget ustabil + VI oxidationstilstand.
- I hydrazin, diphosphan og organiske derivater af de to , har nitrogen / fosforatomer −2 oxidationstilstand. Ligeledes har diimid, som har to nitrogenatomer dobbeltbundet til hinanden, og dets organiske derivater har nitrogen i oxidationstilstand −1.
- Tilsvarende har realgar arsen-arsenbindinger, så arsenen “s oxidationstilstand er + II.
- En tilsvarende forbindelse til antimon er Sb2 (C6H5) 4, hvor antimonets oxidationstilstand er + II.
- Fosfor har +1 oxidationstilstand i hypophosphorsyre og +4 oxidationstilstand i hypophosphorsyre.
- Antimontetroxid er en blandet valensforbindelse, hvor halvdelen af antimonatomer er i +3 oxidationstilstand , og den anden halvdel er i +5-oxidationstilstand.
- Det forventes, at moscovium vil have en inaktiv pareffekt for både 7erne og 7p1 / 2-elektronerne, som bindingsenergien for den ensomme 7p3 / 2 elektron er mærkbart lavere end for 7p1 / 2 elektroner. Dette forudsiges at få + I til at være en almindelig oxidationstilstand for moscovium, skønt det også forekommer i mindre grad for vismut og nitrogen.
PhysicalEdit
Pnictogenerne består af to ikke-metaller (en gas, et fast stof), to metalloider, et metal og et element med ukendte kemiske egenskaber. Alle elementerne i gruppen er faste stoffer ved stuetemperatur bortset fra kvælstof, der er gasformigt ved stuetemperatur. Kvælstof og vismut, selv om de begge er pnictogener, er meget forskellige i deres fysiske egenskaber. For eksempel er nitrogen ved STP en gennemsigtig ikke-metallisk gas, mens vismut er et sølvhvidt metal.
Kvælstofs smeltepunkt er -210 ° C og dets kogepunkt er -196 ° C. Fosfor har et smeltepunkt på 44 ° C og et kogepunkt på 280 ° C. Arsen er et af kun to grundstoffer til at sublimere ved standardtryk; det gør det ved 603 ° C. Antimons smeltepunkt er 631 ° C og dets kogepunkt er 1587 ° C. Bismuths smeltepunkt er 271 ° C, og dets kogepunkt er 1564 ° C.
Kvælstofs krystalstruktur er sekskantet. Fosfors krystalstruktur er kubisk. Arsen, antimon og vismut har alle rombohedriske krystalstrukturer.