ChemicalEdit
Al igual que otros grupos, los miembros de esta familia muestran patrones similares en la configuración electrónica, especialmente en las capas más externas, lo que resulta en tendencias en el comportamiento químico.
Este grupo tiene la característica definitoria de que todos los elementos componentes tienen 5 electrones en su capa más externa, es decir, 2 electrones en la subcapa s y 3 electrones no apareados en la subcapa p. Por lo tanto, les faltan 3 electrones para llenar su capa de electrones más externa en su estado no ionizado. El término símbolo de Russell-Saunders del estado fundamental en todos los elementos del grupo es 4S 3⁄2.
Los elementos más importantes de este grupo son el nitrógeno (N), que en su forma diatómica es el componente principal del aire y fósforo (P), que, como el nitrógeno, es esencial para todas las formas de vida conocidas.
CompuestosEditar
Los compuestos binarios del grupo se pueden denominar colectivamente como pnictides. Los compuestos pnictídicos tienden a ser exóticos. Varias propiedades que tienen algunos pnictidas incluyen ser diamagnéticos y paramagnéticos a temperatura ambiente, ser transparentes y generar electricidad cuando se calientan. Otros pnictides incluyen la variedad ternaria de pnictides del grupo principal de tierras raras. Estos están en forma de REaMbPnc, donde M es un elemento del grupo de carbono o del grupo de boro y Pn es cualquier pnictógeno excepto nitrógeno. Estos compuestos se encuentran entre compuestos iónicos y covalentes y por lo tanto tienen propiedades de unión inusuales.
Estos elementos también se destacan por su estabilidad en compuestos debido a su tendencia a formar enlaces covalentes dobles y triples. Esta es la propiedad de estos elementos que conduce a su potencial toxicidad, más evidente en fósforo, arsénico y antimonio. Cuando estas sustancias reaccionan con varias sustancias químicas del cuerpo, crean fuertes radicales libres que el hígado no procesa fácilmente, donde se acumulan. Paradójicamente, es esta unión fuerte la que causa la reducción de la toxicidad del nitrógeno y el bismuto (cuando están en moléculas), ya que estos forman enlaces fuertes con otros átomos que son difíciles de dividir, creando moléculas muy poco reactivas. Por ejemplo, N2, la forma diatómica nitrógeno, se utiliza como gas inerte en situaciones en las que el uso de argón u otro gas noble sería demasiado caro.
La formación de enlaces múltiples se ve facilitada por sus cinco electrones de valencia, mientras que la regla del octeto permite un pictógeno para aceptar tres electrones en enlace covalente. Debido a que 5 > 3, deja dos electrones sin usar en un par solitario a menos que haya una carga positiva alrededor (como en NH +
4). Cuando un pictógeno forma solo tres enlaces simples, los efectos del par solitario generalmente dan como resultado una geometría molecular piramidal trigonal.
Estados de oxidaciónEditar
Los pictógenos ligeros (nitrógeno, fósforo y arsénico) tienden a formar: 3 cargas cuando se reducen, completando su octeto. Cuando se oxida do ionizado, los pnictógenos suelen tomar un estado de oxidación de +3 (al perder los tres electrones de la capa p en la capa de valencia) o +5 (al perder los tres electrones de la capa p y ambos electrones de la capa s en la capa de valencia). Sin embargo, es más probable que los pnictógenos más pesados formen el estado de oxidación +3 que los más ligeros debido a que los electrones de la capa s se estabilizan más.
Estado de oxidación −3Editar
Los pictógenos pueden reaccionar con el hidrógeno para formar hidruros de pictógenos como el amoniaco. Bajando por el grupo, a fosfano (fosfina), arsano (arsina), estibano (estibina) y finalmente bismutano (bismutina), cada hidruro de pictógeno se vuelve progresivamente menos estable / más inestable, más tóxico y tiene un ángulo de hidrógeno-hidrógeno más pequeño (de 107,8 ° en amoniaco a 90,48 ° en bismutano). (Además, técnicamente, solo el amoníaco y el fosfano tienen el pnictógeno en el estado de oxidación −3 porque, por lo demás, el pnicógeno es menos electronegativo que el hidrógeno).
Los sólidos de cristal que contienen pnictógenos completamente reducidos incluyen nitruro de itrio, fosfuro de calcio, arseniuro de sodio, antimonuro de indio e incluso sales dobles como fosfuro de indio, galio y aluminio. Estos incluyen semiconductores III-V, incluido el arseniuro de galio, el segundo semiconductor más utilizado después del silicio.
+3 estado de oxidaciónEditar
El nitrógeno forma un número limitado de compuestos III estables. El óxido de nitrógeno (III) solo se puede aislar a bajas temperaturas y el ácido nitroso es inestable. El trifluoruro de nitrógeno es el único trihaluro de nitrógeno estable, siendo el tricloruro de nitrógeno, el tribromuro de nitrógeno y el triyoduro de nitrógeno explosivos; el triyoduro de nitrógeno es tan sensible a los golpes que el toque de una pluma lo detona. El fósforo forma un óxido + III que es estable a temperatura ambiente, ácido fosforoso y varios trihaluros, aunque el triyoduro es inestable. El arsénico forma compuestos + III con oxígeno como arsenitos, ácido arsénico y óxido de arsénico (III), y forma los cuatro trihaluros.El antimonio forma óxido de antimonio (III) y antimonita, pero no oxiácidos. Sus trihaluros, trifluoruro de antimonio, tricloruro de antimonio, tribromuro de antimonio y triyoduro de antimonio, como todos los trihaluros de pictógeno, tienen cada uno una geometría molecular piramidal trigonal.
El estado de oxidación +3 es el estado de oxidación más común del bismuto porque es La capacidad de formar el estado de oxidación +5 se ve obstaculizada por las propiedades relativistas de los elementos más pesados, efectos que son aún más pronunciados en relación con el moscovio. El bismuto (III) forma un óxido, un oxicloruro, un oxinitrato y un sulfuro. Se predice que el moscovio (III) se comporta de manera similar al bismuto (III). Se predice que Moscovium forma los cuatro trihaluros, de los cuales se predice que todos menos el trifluoruro serán solubles en agua. También se predice que formará un oxicloruro y oxibromuro en el estado de oxidación + III.
+5 estado de oxidaciónEditar
Para el nitrógeno, el estado +5 es típicamente solo como un explicación formal de moléculas como N2O5, como la alta electronegatividad del nitrógeno hace que los electrones se compartan casi uniformemente. Los compuestos de pictógeno con coordinación número 5 son hipervalentes. El fluoruro de nitrógeno (V) es solo teórico y no se ha sintetizado. El estado +5 «verdadero» es más común para los pnictógenos típicos esencialmente no relativistas fósforo, arsénico y antimonio, como se muestra en sus óxidos, óxido de fósforo (V), óxido de arsénico (V) y óxido de antimonio (V). y sus fluoruros, fluoruro de fósforo (V), fluoruro de arsénico (V), fluoruro de antimonio (V). Al menos dos también forman aniones fluoruro relacionados, hexafluorofosfato y hexafluoroantimoniato, que funcionan como aniones no coordinantes. El fósforo incluso forma una mezcla de óxidos-haluros, conocidos como oxihaluros, como el oxicloruro de fósforo, y pentahaluros mixtos, como el trifluorodicloruro de fósforo. Existen compuestos de pentametilpnictógeno (V) para arsénico, antimonio y bismuto. Sin embargo, para el bismuto, el estado de oxidación +5 se vuelve raro debido a la estabilización relativista de los orbitales 6s conocida como efecto de par inerte, por lo que los electrones 6s son reacios a unirse químicamente. Esto hace que el óxido de bismuto (V) sea inestable y que el fluoruro de bismuto (V) sea más reactivo que los otros pentafluoruros de pictógeno, lo que lo convierte en un agente fluorante extremadamente poderoso. Este efecto es aún más pronunciado para el moscovio, ya que le impide alcanzar un estado de oxidación de +5.
Otros estados de oxidaciónEditar
- El nitrógeno forma una variedad de compuestos con oxígeno en los que el El nitrógeno puede adoptar una variedad de estados de oxidación, incluidos + II, + IV, e incluso algunos compuestos de valencia mixta y un estado de oxidación + VI muy inestable.
- En hidrazina, difosfano y derivados orgánicos de los dos , los átomos de nitrógeno / fósforo tienen el estado de oxidación -2. Asimismo, la diimida, que tiene dos átomos de nitrógeno con enlaces dobles entre sí, y sus derivados orgánicos tienen nitrógeno en el estado de oxidación de −1.
- De manera similar, el realgar tiene enlaces arsénico-arsénico, por lo que el arsénico «s El estado de oxidación es + II.
- Un compuesto correspondiente para el antimonio es Sb2 (C6H5) 4, donde el estado de oxidación del antimonio es + II.
- El fósforo tiene el estado de oxidación +1 en el ácido hipofosforoso y el estado de oxidación +4 en el ácido hipofosfórico.
- El tetróxido de antimonio es un compuesto de valencia mixta, donde la mitad de los átomos de antimonio están en el estado de oxidación +3 , y la otra mitad está en el estado de oxidación +5.
- Se espera que el moscovio tenga un efecto de par inerte para los electrones 7s y 7p1 / 2, ya que la energía de enlace del 7p3 solitario El electrón / 2 es notablemente más bajo que el de los electrones 7p1 / 2. Se predice que esto causa que + I sea un estado de oxidación común para el moscovio, aunque también ocurre en menor medida para el bismuto y el nitrógeno.
PhysicalEdit
Los pnictógenos consisten en dos no metales (un gas, un sólido), dos metaloides, un metal y un elemento con propiedades químicas desconocidas. Todos los elementos del grupo son sólidos a temperatura ambiente, excepto el nitrógeno que es gaseoso a temperatura ambiente. El nitrógeno y el bismuto, a pesar de ser pnictógenos, son muy diferentes en sus propiedades físicas. Por ejemplo, en STP el nitrógeno es un gas transparente no metálico, mientras que el bismuto es un metal de color blanco plateado.
El punto de fusión del nitrógeno es -210 ° C y su punto de ebullición es -196 ° C. El fósforo tiene un punto de fusión de 44 ° C y un punto de ebullición de 280 ° C.El arsénico es uno de los dos únicos elementos que se subliman a presión estándar; lo hace a 603 ° C.El punto de fusión del antimonio es de 631 ° C y su el punto de ebullición es de 1587 ° C. El punto de fusión del bismuto es de 271 ° C y su punto de ebullición es de 1564 ° C.
La estructura cristalina del nitrógeno es hexagonal. La estructura cristalina del fósforo es cúbica. El arsénico, el antimonio y el bismuto tienen estructuras cristalinas romboédricas.