ChemicalEdit
Come altri gruppi, i membri di questa famiglia mostrano modelli simili nella configurazione elettronica, specialmente nei gusci più esterni, con conseguenti tendenze nel comportamento chimico.
Questo gruppo ha la caratteristica che definisce che tutti gli elementi componenti hanno 5 elettroni nel loro guscio più esterno, cioè 2 elettroni nel sottoguscio s e 3 elettroni spaiati nel sottoguscio p. Sono quindi 3 elettroni a corto di riempire il loro guscio elettronico più esterno nel loro stato non ionizzato. Il termine Russell – Saunders simbolo dello stato fondamentale in tutti gli elementi del gruppo è 4S 3⁄2.
Gli elementi più importanti di questo gruppo sono lazoto (N), che nella sua forma biatomica è il componente principale dellaria e del fosforo (P), che, come lazoto, è essenziale per tutte le forme di vita conosciute.
CompostiEdit
I composti binari del gruppo possono essere indicati collettivamente come pnictides. I composti pnictide tendono ad essere esotici. Varie proprietà che alcuni pnictidi hanno includono essere diamagnetici e paramagnetici a temperatura ambiente, essere trasparenti e generare elettricità quando riscaldati. Altre pnittidi includono la varietà ternaria del gruppo principale delle terre rare di pnictidi. Questi sono nella forma di REaMbPnc, dove M è un gruppo di carbonio o un elemento del gruppo di boro e Pn è qualsiasi pnictogen eccetto lazoto. Questi composti sono tra composti ionici e covalenti e quindi hanno proprietà di legame insolite.
Questi elementi sono anche noti per la loro stabilità nei composti a causa della loro tendenza a formare legami covalenti doppi e tripli. Questa è la proprietà di questi elementi che porta alla loro potenziale tossicità, più evidente nel fosforo, arsenico e antimonio. Quando queste sostanze reagiscono con varie sostanze chimiche del corpo, creano forti radicali liberi non facilmente elaborati dal fegato, dove si accumulano. Paradossalmente, è questo forte legame che causa una ridotta tossicità dellazoto e del bismuto (quando sono in molecole), poiché questi formano forti legami con altri atomi che sono difficili da scindere, creando molecole molto non reattive. Ad esempio, N2, la forma biatomica di azoto, viene utilizzato come gas inerte in situazioni in cui luso di argon o un altro gas nobile sarebbe troppo costoso.
La formazione di legami multipli è facilitata dai loro cinque elettroni di valenza mentre la regola dellottetto consente a un pnictogen di accettarne tre elettroni sul legame covalente. Poiché 5 > 3, lascia due elettroni inutilizzati in una coppia solitaria a meno che non vi sia una carica positiva intorno (come in NH +
4). Quando un pnictogen forma solo tre legami singoli, gli effetti della coppia solitaria si traducono tipicamente in una geometria molecolare piramidale trigonale.
Stati di ossidazione Modifica
I pnictogeni leggeri (azoto, fosforo e arsenico) tendono a formarsi: 3 cariche quando ridotto, completando il loro ottetto Quando si ossida do ionizzati, i pnictogeni assumono tipicamente uno stato di ossidazione di +3 (perdendo tutti e tre gli elettroni del guscio p nel guscio di valenza) o +5 (perdendo tutti e tre gli elettroni del guscio p ed entrambi gli elettroni del guscio s nel guscio di valenza). Tuttavia, è più probabile che i pnictogeni più pesanti formino lo stato di ossidazione +3 rispetto a quelli più leggeri a causa degli elettroni del guscio S che si stabilizzano.
-3 stato di ossidazione Modifica
I pnictogeni possono reagire con lidrogeno per formare idruri pnictogeni come lammoniaca. Scendendo nel gruppo, a fosfano (fosfina), arsano (arsina), stibano (stibina) e infine bismutano (bismutina), ogni pnictogen idruro diventa progressivamente meno stabile / più instabile, più tossico e ha un angolo idrogeno-idrogeno più piccolo (da 107,8 ° in ammoniaca a 90,48 ° in bismutano). (Inoltre, tecnicamente, solo lammoniaca e il fosfano hanno il pnictogen nello stato di ossidazione −3 perché, per il resto, il pnictogen è meno elettronegativo dellidrogeno.)
I solidi cristallini con pnictogeni completamente ridotti includono nitruro di ittrio, fosfuro di calcio, arseniuro di sodio, antimonuro di indio e persino doppi sali come fosfuro di indio gallio alluminio. Questi includono semiconduttori III-V, compreso larseniuro di gallio, il secondo semiconduttore più utilizzato dopo il silicio.
+3 stato di ossidazione Modifica
Lazoto forma un numero limitato di composti III stabili. Lossido di azoto (III) può essere isolato solo a basse temperature e lacido nitroso è instabile. Il trifluoruro di azoto è lunico trialogenuro di azoto stabile, con tricloruro di azoto, tribromuro di azoto e triioduro di azoto esplosivi: il triioduro di azoto è così sensibile agli urti che il tocco di una piuma lo fa esplodere. Il fosforo forma un ossido + III che è stabile a temperatura ambiente, acido fosforoso e diversi trialogenuri, sebbene il triioduro sia instabile. Larsenico forma composti + III con lossigeno come arseniti, acido arsenico e ossido di arsenico (III) e forma tutti e quattro i trialogenuri.Lantimonio forma lossido di antimonio (III) e lantimonite ma non gli ossiacidi. I suoi trialogenuri, trifluoruro di antimonio, tricloruro di antimonio, tribromuro di antimonio e triioduro di antimonio, come tutti i trialogenidi pnictogen, hanno ciascuno una geometria molecolare piramidale trigonale.
Lo stato di ossidazione +3 è lo stato di ossidazione più comune del bismuto perché è la capacità di formare lo stato di ossidazione +5 è ostacolata da proprietà relativistiche sugli elementi più pesanti, effetti ancora più pronunciati riguardo al moscovio. Il bismuto (III) forma un ossido, un ossicloruro, un ossinitrato e un solfuro. Si prevede il moscovio (III) si comporta in modo simile al bismuto (III). Si prevede che il moscovio formi tutti e quattro i triallidi, di cui si prevede che tutti tranne il trifluoruro siano solubili in acqua. Si prevede inoltre che formi un ossicloruro e ossibromuro nello stato di ossidazione + III.
+5 stato di ossidazione Modifica
Per lazoto, lo stato +5 è tipicamente usato solo come un spiegazione formale di molecole come N2O5, come lelevata elettronegatività dellazoto fa sì che gli elettroni siano condivisi quasi uniformemente. I composti pnictogeni con numero di coordinazione 5 sono ipervalenti. Il fluoruro di azoto (V) è solo teorico e non è stato sintetizzato. Lo stato “vero” +5 è più comune per i tipici pnictogeni fosforo, arsenico e antimonio essenzialmente non relativistici, come mostrato nei loro ossidi, ossido di fosforo (V), ossido di arsenico (V) e ossido di antimonio (V), e loro fluoruri, fluoruro di fosforo (V), fluoruro di arsenico (V), fluoruro di antimonio (V). Almeno due formano anche anioni fluoruro correlati, esafluorofosfato ed esafluoroantimonato, che funzionano come anioni non coordinanti. Il fosforo forma anche alogenuri di ossido misti, noti come ossialogenuri, come lossicloruro di fosforo, e pentaalogenuri misti, come il trifluorodicloruro di fosforo. Esistono composti pentametilpnictogen (V) per arsenico, antimonio e bismuto. Tuttavia, per il bismuto, lo stato di ossidazione +5 diventa raro a causa della stabilizzazione relativistica degli orbitali 6s noto come effetto coppia inerte, in modo che gli elettroni 6s siano riluttanti a legarsi chimicamente. Questo fa sì che lossido di bismuto (V) sia instabile e il fluoruro di bismuto (V) sia più reattivo degli altri pentafluoruri pnictogenici, rendendolo un agente fluorurante estremamente potente. Questo effetto è ancora più pronunciato per il moscovio, impedendogli di raggiungere uno stato di ossidazione +5.
Altri stati di ossidazione Modifica
- Lazoto forma una varietà di composti con lossigeno in cui il lazoto può assumere una varietà di stati di ossidazione, inclusi + II, + IV e persino alcuni composti di valenza mista e uno stato di ossidazione molto instabile + VI.
- In idrazina, difosfano e derivati organici dei due , gli atomi di azoto / fosforo hanno lo stato di ossidazione −2. Allo stesso modo, la diimmide, che ha due atomi di azoto a doppio legame tra loro, ei suoi derivati organici hanno azoto allo stato di ossidazione di -1.
- Allo stesso modo, realgar ha legami arsenico-arsenico, quindi larsenico “s lo stato di ossidazione è + II.
- Un composto corrispondente per lantimonio è Sb2 (C6H5) 4, dove lo stato di ossidazione dellantimonio è + II.
- Il fosforo ha lo stato di ossidazione +1 nellacido ipofosforico e lo stato di ossidazione +4 nellacido ipofosforico.
- Il tetrossido di antimonio è un composto di valenza mista, dove metà degli atomi di antimonio si trova nello stato di ossidazione +3 e laltra metà si trova nello stato di ossidazione +5.
- Si prevede che il moscovium avrà un effetto di coppia inerte sia per gli elettroni 7s che per gli elettroni 7p1 / 2, poiché lenergia di legame del 7p3 solitario / 2 elettroni è notevolmente inferiore a quello degli elettroni 7p1 / 2. Si prevede che questo farà sì che + I sia uno stato di ossidazione comune per il moscovio, sebbene si verifichi anche in misura minore per il bismuto e lazoto.
PhysicalEdit
I pnictogeni sono costituiti da due non metalli (un gas, uno solido), due metalloidi, un metallo e un elemento con proprietà chimiche sconosciute. Tutti gli elementi del gruppo sono solidi a temperatura ambiente, ad eccezione dellazoto che è gassoso a temperatura ambiente. Lazoto e il bismuto, nonostante siano entrambi pnictogeni, hanno proprietà fisiche molto diverse. Ad esempio, in STP lazoto è un gas trasparente non metallico, mentre il bismuto è un metallo bianco-argenteo.
Il punto di fusione dellazoto è -210 ° C e il suo punto di ebollizione è -196 ° C. Il fosforo ha un punto di fusione di 44 ° C e un punto di ebollizione di 280 ° C. Larsenico è uno dei due soli elementi a sublimare a pressione standard; lo fa a 603 ° C. Il punto di fusione dellantimonio è 631 ° C e il suo il punto di ebollizione è 1587 ° C. Il punto di fusione del bismuto è 271 ° C e il suo punto di ebollizione è 1564 ° C.
La struttura cristallina dellazoto è esagonale. La struttura cristallina del fosforo è cubica. Arsenico, antimonio e bismuto hanno tutti strutture cristalline romboedriche.