ChemicalEdit
Kuten muutkin ryhmät, tämän perheen jäsenet osoittavat samankaltaisia malleja elektronikonfiguraatiossa, etenkin syrjäisimmissä kuorissa, mikä johtaa kemiallisen käyttäytymisen suuntauksiin.
Tällä ryhmällä on määrittelevä ominaisuus, että kaikkien komponenttielementtien uloimmassa kuoressa on 5 elektronia, toisin sanoen 2 elektronia s-alikuoressa ja 3 parittamatonta elektronia p-alikuoressa. Siksi heillä on 3 elektronia, jotka eivät täytä ulointa elektronikuortaan ionisoimattomassa tilassaan. Russell – Saunders-termisymboli perustilasta kaikissa ryhmän elementeissä on 4S 3⁄2.
Tämän ryhmän tärkeimmät elementit ovat typpi (N), joka diatomisessa muodossaan on ilman ja fosforin (P) pääkomponentti, joka on typen tavoin välttämätön kaikille tunnetuille elämänmuodoille.
CompoundsEdit
Ryhmän binääreihin yhdisteisiin voidaan viitata yhdessä pniktideinä. Pniktidiyhdisteet ovat yleensä eksoottisia. Eräisiin ominaisuuksiin, joita joillakin pniktideillä on, ovat diamagneettinen ja paramagneettinen huoneenlämpötilassa, läpinäkyvyys ja sähkön tuottaminen kuumennettaessa. Muita pniktidejä ovat kolmikantainen harvinaisten maametallien pääryhmä pniktidejä. Ne ovat REaMbPnc: n muodossa, jossa M on hiiliryhmä tai booriryhmäelementti ja Pn on mikä tahansa pniktogeeni typpeä lukuun ottamatta. Nämä yhdisteet ovat ionisten ja kovalenttisten yhdisteiden välillä ja niillä on siten epätavallisia sitoutumisominaisuuksia.
Näille alkuaineille on tunnusomaista stabiilisuus yhdisteissä, koska niillä on taipumus muodostaa kaksois- ja kolmoiskovalenttisia sidoksia. Tämä on näiden alkuaineiden ominaisuus, joka johtaa niiden mahdolliseen myrkyllisyyteen, mikä näkyy eniten fosforissa, arseenissa ja antimonissa. Kun nämä aineet reagoivat kehon eri kemikaalien kanssa, ne luovat voimakkaita vapaita radikaaleja, joita maksa ei helposti käsittele, missä ne kertyvät. Paradoksaalisesti tämä voimakas sitoutuminen aiheuttaa typen ja vismuttin vähentyneen toksisuuden (kun se on molekyyleissä), koska nämä muodostavat vahvoja sidoksia muiden atomien kanssa, joita on vaikea jakaa, mikä luo hyvin reagoimattomia molekyylejä. Esimerkiksi N2, typpeä käytetään inertinä kaasuna tilanteissa, joissa argonin tai muun jalokaasun käyttö olisi liian kallista.
Monen sidoksen muodostumista helpottavat niiden viisi valenssielektronia, kun taas oktettisääntö sallii pniktogeenin kolmen elektroneja kovalenttisessa sitoutumisessa. Koska 5 > 3, se jättää käyttämättömät kaksi elektronia yksinäiseen pariin, ellei ympärillä ole positiivista varausta (kuten NH +
4). Kun pniktogeeni muodostaa vain kolme yksittäistä sidosta, yksinäisen parin vaikutukset johtavat tyypillisesti trigonaaliseen pyramidiseen molekyyligeometriaan.
HapettumistilatMuokkaa
Kevyet pniktogeenit (typpi, fosfori ja arseeni) pyrkivät muodostumaan – 3 latausta alennettuna, jolloin oktetti on täydellinen d tai ionisoidut, pniktogeenit hapettuvat yleensä +3 (menettämällä kaikki kolme p-kuorielektronia valenssikuoressa) tai +5 (menettämällä kaikki kolme p-kuorta ja molemmat s-kuori-elektronit valenssikuoressa). Kuitenkin raskaammat pniktogeenit muodostavat todennäköisemmin +3-hapetustilan kuin kevyemmät, koska s-kuori-elektronit vakiintuvat.
−3 -hapetustilaMuokkaa
Pniktogeenit voivat reagoida vedyn kanssa muodostaen pniktogeenihydridejä, kuten ammoniakkia. Ryhmästä alaspäin fosfaaniin (fosfiini), arseeniin (arsiini), stibaaniin (stibiini) ja lopuksi bismutaaniin (vismutiini), jokaisesta piktogeenihydridistä tulee vähitellen vähemmän vakaa / epävakaampi, myrkyllisempi ja pienempi vety-vety-kulma (107,8 °: sta ammoniakissa 90,48 °: seen bismutaanissa). (Myös teknisesti vain ammoniakilla ja fosfaanilla on pniktogeeni −3-hapetustilassa, koska muissa tapauksissa pniktogeeni on vähemmän elektronegatiivista kuin vety.)
Kiteisiin kiintoaineisiin, joissa on täysin pelkistettyjä pniktogeenejä, kuuluu yttriumnitridi, kalsiumfosfidi, natriumarsenidi, indiumantimonidi ja jopa kaksoissuolat, kuten alumiinigalliumindiumfosfidi. Näihin kuuluvat III-V-puolijohteet, mukaan lukien galliumarsenidi, toiseksi yleisimmin käytetty puolijohde piin jälkeen.
+3 hapettumistilaMuokkaa
Typpi muodostaa rajoitetun määrän stabiileja III-yhdisteitä. Typpi (III) oksidi voidaan eristää vain matalissa lämpötiloissa, ja typpihappo on epävakaa. Typpitrifluoridi on ainoa stabiili typpitrihalidi, typpitrikloridin, typpitribromidin ja typpitrijodidin ollessa räjähtäviä – typpitrijodidi on niin iskuherkkä, että höyhenen kosketus räjäyttää sen. Fosfori muodostaa huoneenlämpötilassa stabiilin + III-oksidin, fosforihapon ja useita trihalideja, vaikka trijodidi on epävakaa. Arseeni muodostaa + III-yhdisteitä hapen kanssa arseniteina, arseenihappona ja arseeni (III) -oksidina, ja se muodostaa kaikki neljä trihalidia.Antimoni muodostaa antimoni (III) oksidin ja antimonitin, mutta ei oksihappoja. Sen trihalideilla, antimonitrifluoridilla, antimonitrikloridilla, antimonitribromidilla ja antimonitrijodidilla, kuten kaikilla pniktogeenitrihalideilla, on kullakin trigonaalinen pyramidinen molekyyligeometria. kykyä muodostaa +5-hapetustilaa vaikeuttavat relativistiset ominaisuudet raskaampiin alkuaineisiin, vaikutukset, jotka ovat vielä voimakkaampia moskoviumissa.Vismutti (III) muodostaa oksidin, oksikloridin, oksynitraatin ja sulfidin. käyttäytyä samalla tavalla kuin vismutti (III). Moskoviumin ennustetaan muodostavan kaikki neljä trihalidia, joista kaikkien paitsi trifluoridien ennustetaan olevan vesiliukoisia. Sen ennustetaan myös muodostavan oksikloridin ja oksibromidin + III-hapetustilassa.
+5 hapettumistilaMuokkaa
Typen osalta +5-tila toimii yleensä vain muodollinen selitys molekyyleille, kuten N2O5, as typen korkea elektronegatiivisuus aiheuttaa elektronien jakamisen melkein tasaisesti. Pniktogeeniyhdisteet, joiden koordinointinumero on 5, ovat hypervalentteja. Typpifluoridi (V) on vain teoreettista eikä sitä ole syntetisoitu. ”Tosi” +5-tila on yleisempi oleellisesti ei-relativistisille tyypillisille pniktogeeneille fosfori, arseeni ja antimoni, kuten niiden oksidit, fosfori (V) oksidi, arseeni (V) oksidi ja antimoni (V) oksidi osoittavat, ja niiden fluoridit, fosfori (V) fluori, arseeni (V) fluori, antimoni (V) fluori. Ainakin kaksi muodostaa myös samankaltaisia fluori-anioneja, heksafluorifosfaatti ja heksafluorianimonaatti, jotka toimivat ei-koordinoivina anioneina. Fosfori muodostaa jopa sekaoksidihalogenideja, jotka tunnetaan oksyhalideina, kuten fosforioksikloridi, ja sekoitettuja pentahalideja, kuten fosforitrifluoridikloridia. Arseenille, antimonille ja vismutille on olemassa pentametyylipiktogeeni (V) -yhdisteitä. Vismutille +5-hapetustila tulee kuitenkin harvinaiseksi johtuen inertin parin vaikutuksena tunnetuista 6s-orbitaalien suhteellisesta stabiloinnista, niin että 6s-elektronit ovat haluttomia sitoutumaan kemiallisesti. Tämä saa vismutti (V) -oksidin olemaan epävakaa ja vismutti (V) -fluoridi reaktiivisempi kuin muut pniktogeenipentafluoridit, mikä tekee siitä erittäin voimakkaan fluorausaineen. Tämä vaikutus on vieläkin voimakkaampi moskoviumille, mikä estää sitä saavuttamasta +5-hapetustilaa.
Muut hapettumistilatMuokkaa
- Typpi muodostaa erilaisia yhdisteitä hapen kanssa, jossa typpi voi saada monenlaisia hapetustiloja, mukaan lukien + II, + IV ja jopa joitain sekavalenssiyhdisteitä ja erittäin epävakaa + VI-hapetustila.
- Hydratsiinissa, difosfaanissa ja näiden kahden orgaanisissa johdannaisissa , typpi / fosforiatomeilla on −2 hapettumistila. Samoin diimidi, jolla on kaksi typpiatomia kaksoissidottuina toisiinsa, ja sen orgaanisissa johdannaisissa on typpeä hapettumistilassa −1.
- Samoin realgarilla on arseeni-arseenisidoksia, joten arseeni ”s hapetustila on + II.
- Vastaava antimoniyhdiste on Sb2 (C6H5) 4, jossa antimonin hapetustila on + II.
- Fosforilla on hapettumistila +1 hypofosforihapossa ja +4 hapetusaste hypofosforihapossa.
- Antimonitetroksidi on sekavalenssiyhdiste, jossa puolet antimoniatomeista on +3-hapetustilassa , ja toinen puoli on +5-hapetustilassa.
- Moscoviumilla on odotettavissa olevan inertin parin vaikutus sekä 7: n että 7p1 / 2-elektronien suhteen, yksinäisen 7p3: n sitoutumisenergiana. / 2 elektroni on huomattavasti pienempi kuin 7p1 / 2 elektronien. Tämän ennustetaan aiheuttavan + I: n olevan moskoviumin yleinen hapetustila, vaikka sitä esiintyy myös vähäisemmässä määrin vismuttilla ja typellä.
PhysicalEdit
Pniktogeenit koostuvat kahdesta ei-metallista (yksi kaasu, yksi kiinteä aine), kahdesta metalloidista, yhdestä metallista ja yhdestä alkuaineesta, jonka kemialliset ominaisuudet ovat tuntemattomat. Kaikki ryhmän alkuaineet ovat kiinteitä aineita huoneenlämmössä, lukuun ottamatta typpeä, joka on kaasumaista huoneenlämpötilassa. Typpi ja vismutti ovat molemmat pniktogeeneistä huolimatta fyysisiltä ominaisuuksiltaan hyvin erilaisia. Esimerkiksi STP: ssä typpi on läpinäkyvä ei-metallinen kaasu, kun taas vismutti on hopeanvalkoista metallia.
Typen sulamispiste on -210 ° C ja sen kiehumispiste on -196 ° C. Fosforin sulamispiste on 44 ° C ja kiehumispiste 280 ° C.Arseeni on yksi vain kahdesta alipainelementistä vakiopaineessa; se tekee tämän 603 ° C: ssa. Antimonin sulamispiste on 631 ° C ja sen kiehumispiste on 1587 ° C. Vismutin sulamispiste on 271 ° C ja kiehumispiste on 1564 ° C.
Typen kiteinen rakenne on kuusikulmainen. Fosforin kristallirakenne on kuutio. Arseenilla, antimonilla ja vismuttilla on kaikilla rombohedraalisia kiteitä.