ChemicalEdit
Som andre grupper, viser medlemmene av denne familien lignende mønstre i elektronkonfigurasjon, spesielt i de ytterste skallene, noe som resulterer i trender i kjemisk oppførsel.
Denne gruppen har den definerende karakteristikken at alle komponentelementene har 5 elektroner i sitt ytterste skall, det vil si 2 elektroner i s-underhylsen og 3 uparede elektroner i p-subshell. De mangler derfor 3 elektroner for å fylle sitt ytterste elektronskall i sin ikke-ioniserte tilstand. Russell – Saunders-betegnelsessymbolet for grunntilstanden i alle elementene i gruppen er 4S 3⁄2.
De viktigste elementene i denne gruppen er nitrogen (N), som i sin diatomiske form er hovedkomponent av luft og fosfor (P), som, i likhet med nitrogen, er essensiell for alle kjente livsformer.
CompoundsEdit
Binære forbindelser i gruppen kan refereres til samlet som pniktider. Pniktidforbindelser har en tendens til å være eksotiske. Ulike egenskaper som noen pniktider har inkluderer å være diamagnetisk og paramagnetisk ved romtemperatur, være gjennomsiktig og generere elektrisitet når den varmes opp. Andre pniktider inkluderer ternære sjeldne jordarter hovedgruppen av pniktider. Disse er i form av REaMbPnc, hvor M er en karbongruppe eller en boregruppe, og Pn er noe pnictogen unntatt nitrogen. Disse forbindelsene er mellom ioniske og kovalente forbindelser og har således uvanlige bindingsegenskaper.
Disse elementene er også kjent for sin stabilitet i forbindelser på grunn av deres tendens til å danne dobbelt og trippel kovalente bindinger. Dette er egenskapen til disse elementene som fører til deres potensielle toksisitet, mest tydelig i fosfor, arsen og antimon. Når disse stoffene reagerer med forskjellige kjemikalier i kroppen, skaper de sterke frie radikaler som ikke lett behandles av leveren, der de akkumuleres. Paradoksalt nok er det denne sterke bindingen som forårsaker nitrogen og vismut redusert toksisitet (når det er i molekyler), da disse danner sterke bindinger med andre atomer som er vanskelige å splitte, og skaper veldig ureaktive molekyler. For eksempel N2, den diatomiske form av nitrogen, brukes som en inert gass i situasjoner der bruk av argon eller annen edelgass ville være for dyrt.
Dannelse av flere bindinger blir lettere av deres fem valenselektroner mens oktetregelen tillater et pnictogen for å akseptere tre elektroner på kovalent binding. Fordi 5 > 3, etterlater det ubrukte to elektroner i et ensomt par, med mindre det er en positiv ladning rundt (som i NH +
4). Når et pnictogen danner bare tre enkeltbindinger, effekter av det ensomme paret resulterer vanligvis i trigonal pyramidemolekylær geometri.
Oksidasjonstilstander Rediger
De lette piknikogenene (nitrogen, fosfor og arsen) har en tendens til å danne – Tre ladninger når de reduseres, og fullfører oktetten. Når de oksiderer d eller ionisert, tar pnictogener vanligvis en oksidasjonstilstand på +3 (ved å miste alle tre p-skallelektronene i valensskallet) eller +5 (ved å miste alle tre p-skallene og begge s-skallelektronene i valensskallet). Imidlertid er det mer sannsynlig at tyngre pniktogener danner +3-oksidasjonstilstanden enn lettere på grunn av at s-skallelektronene blir mer stabiliserte.
-3 oksidasjonstilstand Rediger
Pnictogener kan reagere med hydrogen for å danne pnictogenhydrider som ammoniakk. Å gå ned i gruppen til fosfat (fosfin), arsan (arsin), stiban (stibin) og til slutt vismutan (vismutin), blir hvert pnictogenhydrid gradvis mindre stabilt / mer ustabilt, mer giftig og har en mindre hydrogen-hydrogenvinkel (fra 107,8 ° i ammoniakk til 90,48 ° i vismutan). (Også teknisk sett er det bare ammoniakk og fosfan som har pnictogenet i −3 oksidasjonstilstand fordi pnictogen for resten er mindre elektronegativ enn hydrogen.)
Krystallfaststoffer med pnictogener som er fullstendig redusert inkluderer yttrium nitrid, kalsiumfosfid, natriumarsenid, indiumantimonid og til og med dobbeltsalter som aluminiumgalliumindiumfosfid. Disse inkluderer III-V halvledere, inkludert galliumarsenid, den nest mest brukte halvlederen etter silisium.
+3 oksidasjonstilstand Rediger
Nitrogen danner et begrenset antall stabile III-forbindelser. Nitrogen (III) oksid kan bare isoleres ved lave temperaturer, og lystgass er ustabil. Nitrogentrifluorid er det eneste stabile nitrogentrihalogenidet, med nitrogentriklorid, nitrogentribromid og nitrogentriiodid som er eksplosive – nitrogentriiodid er så støtsensitivt at berøringen av en fjær detonerer det. Fosfor danner et + III-oksid som er stabilt ved romtemperatur, fosforsyre og flere trihalogenider, selv om triiodidet er ustabilt. Arsen danner + III forbindelser med oksygen som arsenitter, arsen syre og arsen (III) oksid, og det danner alle fire trihalogenider.Antimon danner antimon (III) oksid og antimonitt, men ikke oksysyrer. Dens trihalider, antimontrifluorid, antimontriklorid, antimontribromid og antimontriiodid, som alle pnictogen-trihalider, har hver trigonal pyramidemolekylær geometri. evnen til å danne +5 oksidasjonstilstanden hindres av relativistiske egenskaper på tyngre grunnstoffer, effekter som er enda mer uttalt angående moscovium.Bismuth (III) danner et oksid, et oksyklorid, et oksynitrat og et sulfid. Moscovium (III) er spådd å oppføre seg på samme måte som vismut (III). Moscovium er spådd å danne alle fire trihalider, hvorav alle bortsett fra trifluoridet er spådd å være løselig i vann. Det er også spådd å danne et oksyklorid og oksybromid i + III oksidasjonstilstand. / p>
+5 oksidasjonstilstandEdit
For nitrogen fungerer +5-tilstanden vanligvis som bare en formell forklaring av molekyler som N2O5, som den høye elektronegativiteten til nitrogen fører til at elektronene deles nesten jevnt. Pniktogenforbindelser med koordinasjonsnummer 5 er hypervalente. Nitrogen (V) fluor er bare teoretisk og har ikke blitt syntetisert. Den «sanne» +5 tilstanden er mer vanlig for de i det vesentlige ikke-relativistiske typiske pniktogenene fosfor, arsen og antimon, som vist i deres oksider, fosfor (V) oksid, arsen (V) oksid og antimon (V) oksid, og deres fluorider, fosfor (V) fluor, arsen (V) fluor, antimon (V) fluor. Minst to danner også relaterte fluoranioner, heksafluorfosfat og heksafluorantimonat, som fungerer som ikke-koordinerende anioner. Fosfor danner til og med blandede oksidhalogenider, kjent som oksyhalogenider, som fosforoksyklorid, og blandede pentahalider, som fosfortrifluordiklorid. Pentametylpnictogen (V) -forbindelser eksisterer for arsen, antimon og vismut. For vismut blir imidlertid +5 oksidasjonstilstanden sjelden på grunn av den relativistiske stabiliseringen av 6s-orbitalene kjent som den inerte pareffekten, slik at 6s-elektronene er motvillige til å binde seg kjemisk. Dette fører til at vismut (V) oksid er ustabil og vismut (V) fluor er mer reaktivt enn de andre pnictogen pentafluorider, noe som gjør det til et ekstremt kraftig fluoreringsmiddel. Denne effekten er enda mer uttalt for moscovium, og forbyr det å oppnå en +5 oksidasjonstilstand.
Andre oksidasjonstilstander Rediger
- Nitrogen danner en rekke forbindelser med oksygen der nitrogen kan ta på seg en rekke oksidasjonstilstander, inkludert + II, + IV, og til og med noen blandede valensforbindelser og veldig ustabil + VI oksidasjonstilstand.
- I hydrazin, difosfan og organiske derivater av de to har nitrogen / fosforatomer −2 oksidasjonstilstand. Likeledes har diimid, som har to nitrogenatomer dobbeltbundet til hverandre, og dets organiske derivater har nitrogen i oksidasjonstilstanden −1.
- Tilsvarende har realgar arsen-arsenbindinger, så arsenen «s oksidasjonstilstand er + II.
- En tilsvarende forbindelse for antimon er Sb2 (C6H5) 4, hvor antimonets oksidasjonstilstand er + II.
- Fosfor har +1 oksidasjonstilstand i hypofosforsyre og +4 oksidasjonstilstand i hypofosforsyre.
- Antimontetroksid er en blandet valensforbindelse, hvor halvparten av antimonatomer er i oksidasjonstilstand +3 , og den andre halvdelen er i +5 oksidasjonstilstand.
- Det forventes at moscovium vil ha en inert pareffekt for både 7s og 7p1 / 2 elektronene, som bindingsenergien til den ensomme 7p3 / 2 elektron er merkbart lavere enn for 7p1 / 2 elektronene. Dette er spådd å føre til at + I er en vanlig oksidasjonstilstand for moscovium, selv om det også forekommer i mindre grad for vismut og nitrogen.
PhysicalEdit
Pnictogenene består av to ikke-metaller (en gass, et fast stoff), to metalloider, et metall og et element med ukjente kjemiske egenskaper. Alle elementene i gruppen er faste stoffer ved romtemperatur, bortsett fra nitrogen som er gassformig ved romtemperatur. Nitrogen og vismut, til tross for at de begge er piktogener, er veldig forskjellige i fysiske egenskaper. For eksempel er ved STP nitrogen en gjennomsiktig ikke-metallisk gass, mens vismut er et sølvhvitt metall.
Nitrogen smeltepunkt er -210 ° C og kokepunktet er -196 ° C. Fosfor har et smeltepunkt på 44 ° C og et kokepunkt på 280 ° C. Arsen er et av bare to grunnstoffer å sublimere ved standard trykk; det gjør det ved 603 ° C. Antimonets smeltepunkt er 631 ° C og dets kokepunktet er 1587 ° C. Vismuths smeltepunkt er 271 ° C og kokepunktet er 1564 ° C.
Nitrogens krystallstruktur er sekskantet. Fosforets krystallstruktur er kubisk. Arsen, antimon og vismut har alle rombohedriske krystallstrukturer.