ChemicalEdit
Wie andere Gruppen zeigen die Mitglieder dieser Familie ähnliche Muster in der Elektronenkonfiguration, insbesondere in den äußersten Schalen, was zu Trends im chemischen Verhalten führt.
Diese Gruppe hat die definierende Eigenschaft, dass alle Komponentenelemente 5 Elektronen in ihrer äußersten Schale haben, dh 2 Elektronen in der s-Unterschale und 3 ungepaarte Elektronen in der p-Unterschale. Sie sind daher 3 Elektronen kurz davor, ihre äußerste Elektronenhülle in ihrem nichtionisierten Zustand zu füllen. Das Russell-Saunders-Begriffssymbol für den Grundzustand in allen Elementen der Gruppe ist 4S 3⁄2.
Die wichtigsten Elemente dieser Gruppe sind Stickstoff (N), der in seiner zweiatomigen Form der ist Hauptbestandteil von Luft und Phosphor (P), der wie Stickstoff für alle bekannten Lebensformen essentiell ist.
CompoundsEdit
Binäre Verbindungen der Gruppe können gemeinsam bezeichnet werden als pnictides. Pnictidverbindungen neigen dazu, exotisch zu sein. Verschiedene Eigenschaften, die einige Pnictide haben, umfassen, bei Raumtemperatur diamagnetisch und paramagnetisch zu sein, transparent zu sein und beim Erhitzen Strom zu erzeugen. Andere Pnictide umfassen die ternäre Seltenerd-Hauptgruppensorte von Pnictiden. Diese liegen in Form von REaMbPnc vor, wobei M eine Kohlenstoffgruppe oder ein Borgruppenelement ist und Pn ein beliebiges Pniktogen außer Stickstoff ist. Diese Verbindungen liegen zwischen ionischen und kovalenten Verbindungen und haben daher ungewöhnliche Bindungseigenschaften. Diese Elemente sind auch für ihre Stabilität in Verbindungen aufgrund ihrer Tendenz zur Bildung von doppelten und dreifachen kovalenten Bindungen bekannt. Dies ist die Eigenschaft dieser Elemente, die zu ihrer potenziellen Toxizität führt, die am deutlichsten in Phosphor, Arsen und Antimon zu erkennen ist. Wenn diese Substanzen mit verschiedenen Chemikalien des Körpers reagieren, erzeugen sie starke freie Radikale, die von der Leber nicht leicht verarbeitet werden und sich dort ansammeln. Paradoxerweise ist es diese starke Bindung, die eine verringerte Toxizität von Stickstoff und Wismut verursacht (wenn sie in Molekülen vorliegt), da diese starke Bindungen mit anderen Atomen bilden, die schwer zu spalten sind, wodurch sehr unreaktive Moleküle entstehen. Zum Beispiel N2, die zweiatomige Form von Stickstoff wird als Inertgas in Situationen verwendet, in denen die Verwendung von Argon oder einem anderen Edelgas zu teuer wäre. Die Bildung von Mehrfachbindungen wird durch ihre fünf Valenzelektronen erleichtert, während die Oktettregel ein Pniktogen für die Aufnahme von drei erlaubt Elektronen bei kovalenter Bindung. Da 5 > 3, bleiben zwei Elektronen in einem einzigen Paar ungenutzt, es sei denn, es liegt eine positive Ladung vor (wie in NH +
4). Bei einem Pniktogen bildet nur drei Einfachbindungen, Effekte des einsamen Paares führen typischerweise zu einer trigonalen pyramidenförmigen Molekülgeometrie.
OxidationszuständeEdit
Die leichten Pniktogene (Stickstoff, Phosphor und Arsen) neigen dazu, sich zu bilden – 3 Ladungen, wenn sie reduziert sind, vervollständigen ihr Oktett. Wenn sie oxidieren d oder ionisiert nehmen pnictogene typischerweise eine Oxidationsstufe von +3 (durch Verlust aller drei p-Schalenelektronen in der Valenzschale) oder +5 (durch Verlust aller drei p-Schalen- und beider s-Schalenelektronen in der Valenzschale) an. Schwerere Pniktogene bilden jedoch eher die Oxidationsstufe +3 als leichtere, da sich die S-Schalen-Elektronen stabiler entwickeln.
−3 OxidationsstufeEdit
Kristallfeststoffe mit vollständig reduzierten Pnictogenen umfassen Yttriumnitrid, Calciumphosphid, Natriumarsenid, Indiumantimonid und sogar Doppelsalze wie Aluminiumgalliumindiumphosphid. Dazu gehören III-V-Halbleiter, einschließlich Galliumarsenid, dem nach Silizium am zweithäufigsten verwendeten Halbleiter.
+3 OxidationszustandEdit
Die Oxidationsstufe +3 ist die häufigste Oxidationsstufe von Wismut, da sie Die Fähigkeit, die Oxidationsstufe +5 zu bilden, wird durch relativistische Eigenschaften an schwereren Elementen behindert. Diese Effekte sind in Bezug auf Moscovium noch ausgeprägter. Wismut (III) bildet ein Oxid, ein Oxychlorid, ein Oxynitrat und ein Sulfid. Moscovium (III) wird vorhergesagt Es wird vorausgesagt, dass Moscovium alle vier Trihalogenide bildet, von denen alle außer dem Trifluorid in Wasser löslich sind. Es wird auch vorausgesagt, dass es im Oxidationszustand + III ein Oxychlorid und Oxybromid bildet / p>
+5 OxidationsstufeEdit
Für Stickstoff dient der +5 -Zustand typischerweise nur als a formale Erklärung von Molekülen wie N2O5, as Durch die hohe Elektronegativität von Stickstoff werden die Elektronen nahezu gleichmäßig verteilt. Pnictogenverbindungen mit der Koordinationsnummer 5 sind hypervalent. Stickstoff (V) fluorid ist nur theoretisch und wurde nicht synthetisiert. Der „wahre“ + 5-Zustand ist häufiger für die im Wesentlichen nicht relativistischen typischen Pniktogene Phosphor, Arsen und Antimon, wie in ihren Oxiden Phosphor (V) oxid, Arsen (V) oxid und Antimon (V) oxid gezeigt. und ihre Fluoride, Phosphor (V) fluorid, Arsen (V) fluorid, Antimon (V) fluorid. Mindestens zwei bilden auch verwandte Fluoridanionen, Hexafluorophosphat und Hexafluorantimonat, die als nicht koordinierende Anionen fungieren. Phosphor bildet sogar gemischte Oxidhalogenide, die als Oxyhalogenide bekannt sind, wie Phosphoroxychlorid, und gemischte Pentahalogenide, wie Phosphortrifluordichlorid. Pentamethylpnictogen (V) -Verbindungen existieren für Arsen, Antimon und Wismut. Für Wismut wird der Oxidationszustand +5 jedoch aufgrund der relativistischen Stabilisierung der 6s-Orbitale, die als Inertpaareffekt bekannt ist, selten, so dass die 6s-Elektronen nur ungern chemisch binden. Dies führt dazu, dass Wismut (V) oxid oxidstabil ist und Wismut (V) fluorid reaktiver ist als die anderen pnictogenen Pentafluoride, was es zu einem äußerst starken Fluorierungsmittel macht. Dieser Effekt ist bei Moscovium noch ausgeprägter und verhindert, dass es eine Oxidationsstufe von +5 erreicht.
Andere OxidationsstufenEdit
- Stickstoff bildet mit Sauerstoff eine Vielzahl von Verbindungen, in denen die Stickstoff kann eine Vielzahl von Oxidationsstufen annehmen, einschließlich + II, + IV und sogar einiger Verbindungen mit gemischter Valenz und sehr instabiler + VI-Oxidationsstufe.
- In Hydrazin, Diphosphan und organischen Derivaten der beiden haben die Stickstoff / Phosphor-Atome die Oxidationsstufe -2. Ebenso haben Diimid, dessen zwei Stickstoffatome doppelt aneinander gebunden sind, und seine organischen Derivate Stickstoff in der Oxidationsstufe von -1.
- In ähnlicher Weise hat Realgar Arsen-Arsen-Bindungen, also die Arsenatome Die Oxidationsstufe ist + II.
- Eine entsprechende Verbindung für Antimon ist Sb2 (C6H5) 4, wobei die Oxidationsstufe des Antimons + II ist.
- Phosphor hat die Oxidationsstufe +1 in Hypophosphorsäure und die Oxidationsstufe +4 in Hypophosphorsäure.
- Antimontetroxid ist eine Verbindung mit gemischter Valenz, bei der sich die Hälfte der Antimonatome in der Oxidationsstufe +3 befindet und die andere Hälfte befindet sich in der Oxidationsstufe +5.
- Es wird erwartet, dass Moscovium sowohl für die 7s- als auch für die 7p1 / 2-Elektronen als Bindungsenergie des einsamen 7p3 einen inerten Paareffekt hat / 2-Elektronen sind deutlich niedriger als die der 7p1 / 2-Elektronen. Es wird vorausgesagt, dass dies dazu führt, dass + I eine häufige Oxidationsstufe für Moscovium ist, obwohl es in geringerem Maße auch für Wismut und Stickstoff auftritt.
PhysicalEdit
Die Pniktogene bestehen aus zwei Nichtmetallen (ein Gas, ein Feststoff), zwei Metalloiden, einem Metall und einem Element mit unbekannten chemischen Eigenschaften. Alle Elemente in der Gruppe sind bei Raumtemperatur Feststoffe, mit Ausnahme von Stickstoff, der bei Raumtemperatur gasförmig ist. Stickstoff und Wismut unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften sehr, obwohl beide Pniktogene sind. Beispielsweise ist bei STP Stickstoff ein transparentes nichtmetallisches Gas, während Wismut ein silberweißes Metall ist. Der Schmelzpunkt von Stickstoff beträgt –210 ° C und sein Siedepunkt beträgt –196 ° C. Phosphor hat einen Schmelzpunkt von 44 ° C und einen Siedepunkt von 280 ° C. Arsen ist eines von nur zwei Elementen, die bei Standarddruck sublimiert werden müssen. Dies geschieht bei 603 ° C. Der Schmelzpunkt von Antimon beträgt 631 ° C. Der Siedepunkt beträgt 1587 ° C. Der Schmelzpunkt von Wismut beträgt 271 ° C und sein Siedepunkt beträgt 1564 ° C. Die Kristallstruktur von Stickstoff ist hexagonal. Die Kristallstruktur von Phosphor ist kubisch. Arsen, Antimon und Wismut haben alle rhomboedrische Kristallstrukturen