ChemicalEdit
Comme dautres groupes, les membres de cette famille présentent des modèles similaires de configuration électronique, en particulier dans les coquilles les plus externes, ce qui entraîne des tendances dans le comportement chimique.
Ce groupe a la caractéristique déterminante que tous les éléments composants ont 5 électrons dans leur couche la plus externe, cest-à-dire 2 électrons dans la sous-couche s et 3 électrons non appariés dans la sous-couche p. Il leur manque donc 3 électrons pour remplir leur couche électronique la plus externe dans leur état non ionisé. Le terme Russell – Saunders symbole de létat fondamental de tous les éléments du groupe est 4S 3⁄2.
Les éléments les plus importants de ce groupe sont lazote (N), qui sous sa forme diatomique est le composant principal de lair et du phosphore (P), qui, comme lazote, est essentiel à toutes les formes de vie connues.
CompoundsEdit
Les composés binaires du groupe peuvent être désignés collectivement sous forme de pnictides. Les composés pneumatiques ont tendance à être exotiques. Les diverses propriétés de certains pnictides comprennent le fait dêtre diamagnétique et paramagnétique à température ambiante, dêtre transparent et de générer de lélectricité lorsquils sont chauffés. Dautres pnictides comprennent la variété ternaire du groupe principal des terres rares des pnictures. Ceux-ci se présentent sous la forme de REaMbPnc, où M est un groupe carbone ou un élément du groupe bore et Pn est nimporte quel pnictogène sauf lazote. Ces composés sont entre les composés ioniques et covalents et ont donc des propriétés de liaison inhabituelles.
Ces éléments sont également connus pour leur stabilité dans les composés en raison de leur tendance à former des doubles et triples liaisons covalentes. Cest la propriété de ces éléments qui conduit à leur toxicité potentielle, la plus évidente dans le phosphore, larsenic et lantimoine. Lorsque ces substances réagissent avec divers produits chimiques du corps, elles créent de puissants radicaux libres difficiles à traiter par le foie, où ils saccumulent. Paradoxalement, cest cette liaison forte qui provoque une toxicité réduite de lazote et du bismuth (lorsquils sont dans les molécules), car ceux-ci forment des liaisons fortes avec dautres atomes qui sont difficiles à séparer, créant des molécules très peu réactives. Par exemple, N2, la forme diatomique de lazote, est utilisé comme gaz inerte dans les situations où lutilisation dargon ou dun autre gaz rare serait trop chère.
La formation de liaisons multiples est facilitée par leurs cinq électrons de valence alors que la règle de loctet permet à un pnictogène den accepter trois électrons sur liaison covalente. Parce que 5 > 3, il laisse deux électrons inutilisés dans une paire isolée à moins quil y ait une charge positive autour (comme dans NH +
4). Quand un pnictogène ne forme que trois liaisons simples, les effets de la paire isolée se traduisent généralement par une géométrie moléculaire pyramidale trigonale.
États d’oxydation Modifier
Les pnictogènes légers (azote, phosphore et arsenic) ont tendance à se former – 3 charges lorsquelles sont réduites, complétant leur octet. Lorsquelles soxydent d ou ionisés, les pnictogènes prennent généralement un état doxydation de +3 (en perdant les trois électrons de la couche p dans la couche de valence) ou +5 (en perdant les trois électrons de la couche p et les deux électrons de la couche s dans la couche de valence). Cependant, les pnictogènes plus lourds sont plus susceptibles de former létat doxydation +3 que les plus légers en raison du fait que les électrons de la couche s deviennent plus stabilisés.
-3 état doxydationEdit
Les pneumogènes peuvent réagir avec lhydrogène pour former des hydrures de pnictogène comme lammoniac. En descendant le groupe, vers le phosphane (phosphine), larsane (arsine), le stibane (stibine), et enfin le bismuthane (bismuthine), chaque hydrure de pnictogène devient progressivement moins stable / plus instable, plus toxique, et a un angle hydrogène-hydrogène plus petit (de 107,8 ° dans lammoniac à 90,48 ° dans le bismuthane). (De plus, techniquement, seuls lammoniac et le phosphane ont le pnictogène à létat doxydation −3 car, pour le reste, le pnictogène est moins électronégatif que lhydrogène.)
Les solides cristallins contenant des pnictogènes entièrement réduits comprennent le nitrure dyttrium, phosphure de calcium, arséniure de sodium, antimoniure dindium et même des sels doubles comme le phosphure daluminium, de gallium et dindium. Ceux-ci incluent les semi-conducteurs III-V, y compris larséniure de gallium, le deuxième semi-conducteur le plus largement utilisé après le silicium.
+3 état doxydation Modifier
Lazote forme un nombre limité de composés III stables. Loxyde dazote (III) ne peut être isolé quà de basses températures et lacide nitreux est instable. Le trifluorure dazote est le seul trihalogénure dazote stable, le trichlorure dazote, le tribromure dazote et le triiodure dazote étant explosifs – le triiodure dazote étant si sensible aux chocs que le contact dune plume le fait exploser. Le phosphore forme un oxyde + III qui est stable à température ambiante, de lacide phosphoreux et plusieurs trihalogénures, bien que le triiodure soit instable. Larsenic forme des composés + III avec loxygène sous forme darsénites, dacide arsénique et doxyde darsenic (III), et il forme les quatre trihalogénures.Lantimoine forme de loxyde dantimoine (III) et de lantimonite mais pas des oxyacides. Ses trihalogénures, le trifluorure dantimoine, le trichlorure dantimoine, le tribromure dantimoine et le triiodure dantimoine, comme tous les trihalogénures de pnictogène, ont chacun une géométrie moléculaire pyramidale trigonale.
Létat doxydation +3 est létat doxydation le plus courant du bismuth car son la capacité à former létat doxydation +5 est entravée par des propriétés relativistes sur les éléments plus lourds, effets encore plus prononcés concernant le moscovium. Le bismuth (III) forme un oxyde, un oxychlorure, un oxynitrate et un sulfure. Le Moscovium (III) est prédit se comporter de la même manière que le bismuth (III). On prévoit que le Moscovium forme les quatre trihalogénures, dont tous, sauf le trifluorure, sont solubles dans leau. Il est également prévu quil forme un oxychlorure et un oxybromure à létat doxydation + III.
+5 état doxydationModifier
Pour lazote, létat +5 sert généralement de explication formelle de molécules comme N2O5, comme la forte électronégativité de lazote fait que les électrons sont partagés presque uniformément. Les composés pneumogènes avec le numéro de coordination 5 sont hypervalents. Le fluorure dazote (V) nest que théorique et na pas été synthétisé. Létat « vrai » +5 est plus courant pour les pnictogènes typiques essentiellement non relativistes, le phosphore, larsenic et lantimoine, comme le montrent leurs oxydes, oxyde de phosphore (V), oxyde darsenic (V) et oxyde dantimoine (V), et leurs fluorures, fluorure de phosphore (V), fluorure darsenic (V), fluorure dantimoine (V). Au moins deux forment également des anions fluorure apparentés, lhexafluorophosphate et lhexafluoroantimonate, qui fonctionnent comme des anions non coordinants. Le phosphore forme même des halogénures doxydes mixtes, appelés oxyhalogénures, comme loxychlorure de phosphore, et des pentahalogénures mixtes, comme le trifluorodichlorure de phosphore. Il existe des composés pentaméthylpnictogène (V) pour larsenic, lantimoine et le bismuth. Cependant, pour le bismuth, létat doxydation +5 devient rare en raison de la stabilisation relativiste des orbitales 6s connue sous le nom deffet de paire inerte, de sorte que les électrons 6s sont réticents à se lier chimiquement. Cela rend loxyde de bismuth (V) instable et le fluorure de bismuth (V) est plus réactif que les autres pentafluorures de pnictogène, ce qui en fait un agent de fluoration extrêmement puissant. Cet effet est encore plus prononcé pour le moscovium, lempêchant datteindre un état doxydation +5.
Autres états doxydationModifier
- Lazote forme une variété de composés avec loxygène dans lesquels le lazote peut prendre une variété détats doxydation, y compris + II, + IV, et même certains composés à valence mixte et un état doxydation + VI très instable.
- Dans lhydrazine, le diphosphane et les dérivés organiques des deux , les atomes dazote / phosphore ont létat doxydation -2. De même, le diimide, qui a deux atomes dazote liés lun à lautre, et ses dérivés organiques ont de lazote à létat doxydation de -1.
- De même, le realgar a des liaisons arsenic-arsenic, donc larsenic « s létat doxydation est + II.
- Un composé correspondant pour lantimoine est Sb2 (C6H5) 4, où létat doxydation de lantimoine est + II.
- Le phosphore a létat doxydation +1 dans lacide hypophosphoreux et létat doxydation +4 dans lacide hypophosphorique.
- Le tétroxyde dantimoine est un composé à valence mixte, où la moitié des atomes dantimoine sont à létat doxydation +3 , et lautre moitié sont à létat doxydation +5.
- On sattend à ce que le moscovium ait un effet de paire inerte pour les électrons 7 et 7p1 / 2, comme lénergie de liaison du 7p3 isolé / 2 électron est sensiblement inférieur à celui des électrons 7p1 / 2. On prévoit que cela fera de + I un état doxydation courant pour le moscovium, bien quil se produise également dans une moindre mesure pour le bismuth et lazote.
PhysicalEdit
Les pnictogènes sont constitués de deux non-métaux (un gaz, un solide), deux métalloïdes, un métal et un élément aux propriétés chimiques inconnues. Tous les éléments du groupe sont des solides à température ambiante, à lexception de lazote qui est gazeux à température ambiante. Lazote et le bismuth, bien quils soient tous deux des pnictogènes, sont très différents dans leurs propriétés physiques. Par exemple, chez STP, lazote est un gaz transparent non métallique, tandis que le bismuth est un métal blanc argenté.
Le point de fusion de lazote est de -210 ° C et son point débullition est de -196 ° C. Le phosphore a un point de fusion de 44 ° C et un point débullition de 280 ° C. Larsenic est lun des deux seuls éléments à sublimer à pression standard; il le fait à 603 ° C. Le point de fusion de lantimoine est de 631 ° C et son le point débullition est de 1587 ° C. Le point de fusion du bismuth est de 271 ° C et son point débullition est de 1564 ° C.
La structure cristalline de lazote est hexagonale. La structure cristalline du phosphore est cubique. Larsenic, lantimoine et le bismuth ont tous des structures cristallines rhomboédriques.