ChemicalEdit
La fel ca alte grupuri, membrii acestei familii prezintă modele similare în configurația electronică, în special în cochilii ultraperiferici, rezultând tendințe în comportamentul chimic.
Acest grup are caracteristica definitorie că toate elementele componente au 5 electroni în învelișul lor exterior, adică 2 electroni în sub-înveliș și 3 electroni nepereche în sub-înveliș. Prin urmare, nu au decât 3 electroni pentru a-și umple învelișul de electroni cel mai exterior în starea lor neionizată. Simbolul termenului Russell – Saunders al stării fundamentale în toate elementele din grup este 4S 3⁄2.
Cele mai importante elemente ale acestui grup sunt azotul (N), care în forma sa diatomică este componenta principală a aerului și fosforul (P), care, la fel ca azotul, este esențial pentru toate formele de viață cunoscute. ca pnictide. Compușii pnictide tind să fie exotici. Diferite proprietăți pe care unele pnictide le au sunt diamagnetice și paramagnetice la temperatura camerei, fiind transparente și generând electricitate atunci când sunt încălzite. Alte pnictide includ soiul ternar de pnictide din grupul principal de pământuri rare. Acestea sunt sub forma REaMbPnc, unde M este o grupare carbon sau un element de grup bor și Pn este orice pnictogen, cu excepția azotului. Acești compuși sunt între compuși ionici și covalenți și, prin urmare, au proprietăți de legătură neobișnuite.
Acești elemente sunt, de asemenea, remarcate pentru stabilitatea lor în compuși datorită tendinței lor de a forma legături covalente duble și triple. Aceasta este proprietatea acestor elemente care duce la toxicitatea lor potențială, cea mai evidentă în fosfor, arsen și antimoniu. Atunci când aceste substanțe reacționează cu diferite substanțe chimice ale corpului, ele creează radicali liberi puternici, care nu sunt ușor prelucrați de ficat, unde se acumulează. În mod paradoxal, această legătură puternică este cea care determină o toxicitate redusă a azotului și a bismutului (atunci când se află în molecule), deoarece aceștia formează legături puternice cu alți atomi greu de despărțit, creând molecule foarte nereactive. azotul, este utilizat ca gaz inert în situațiile în care utilizarea argonului sau a altui gaz nobil ar fi prea costisitoare. electroni pe legătură covalentă. Deoarece 5 > 3, lasă neutilizați doi electroni într-o pereche solitară, cu excepția cazului în care există o sarcină pozitivă în jur (ca în NH +
4). Când un pnictogen formează doar trei legături simple, efectele perechii solitare duc de obicei la geometria moleculară trigonală piramidală.
Stări de oxidare Edit
Pnictogenii ușori (azot, fosfor și arsenic) tind să se formeze – 3 încărcări la reducere, completând octetul lor. La oxidare d sau ionizate, pnictogenii iau de obicei o stare de oxidare de +3 (prin pierderea tuturor celor trei electroni cu coajă p în coaja de valență) sau +5 (prin pierderea tuturor celor trei coajă p și ambii electroni cu coajă s în coajă de valență). Cu toate acestea, pnictogenii mai grei sunt mai predispuși să formeze starea de oxidare +3 decât cele mai ușoare datorită electronii cu coajă s care se stabilizează mai mult.
−3 oxidation stateEdit
Pnictogenii pot reacționa cu hidrogenul pentru a forma hidruri de pnictogen, cum ar fi amoniacul. Coborând în grup, la fosfan (fosfină), arsane (arsine), stibane (stibine) și, în cele din urmă, bismutan (bismutină), fiecare hidrură de pnictogen devine progresiv mai puțin stabilă / mai instabilă, mai toxică și are un unghi hidrogen-hidrogen mai mic. (de la 107,8 ° în amoniac la 90,48 ° în bismutan). (De asemenea, din punct de vedere tehnic, numai amoniacul și fosfanul au pnictogenul în starea de oxidare −3 deoarece, în rest, pnictogenul este mai puțin electronegativ decât hidrogenul.)
Solidele cristaline cu pnictogeni complet reduse includ nitrură de itriu, fosfură de calciu, arsenidă de sodiu, antimonidă de indiu și chiar săruri duble precum fosfura de indiu de aluminiu-galiu. Acestea includ semiconductori III-V, inclusiv arsenidă de galiu, al doilea semiconductor cel mai utilizat după siliciu.
+3 starea de oxidare Editare
Azotul formează un număr limitat de compuși III stabili. Oxidul de azot (III) poate fi izolat numai la temperaturi scăzute, iar acidul azotat este instabil. Trifluorura de azot este singura trihalură de azot stabilă, triclorura de azot, tribromura de azot și triiodura de azot fiind explozive – triiodura de azot fiind atât de sensibilă la șoc încât atingerea unei pene o detonează. Fosforul formează un oxid + III care este stabil la temperatura camerei, acid fosforos și mai multe trihalide, deși triiodura este instabilă. Arsenicul formează compuși + III cu oxigen ca arsenite, acid arsenic și oxid de arsenic (III) și formează toate cele patru trihalide.Antimoniul formează oxid de antimoniu (III) și antimonit, dar nu și oxiacizi. Trihalidele sale, trifluorura de antimoniu, triclorura de antimoniu, tribromura de antimoniu și triiodura de antimoniu, la fel ca toate trihalidele de pnictogen, au fiecare geometrie moleculară piramidală trigonală.
Starea de oxidare +3 este cea mai comună stare de oxidare a bismutului, deoarece capacitatea de a forma starea de oxidare +5 este împiedicată de proprietățile relativiste asupra elementelor mai grele, efecte care sunt și mai pronunțate în ceea ce privește moscoviul. Bismutul (III) formează un oxid, un oxiclorură, un oxinitrat și o sulfură. Se prezice moscoviul (III) să se comporte similar cu bismutul (III). Se preconizează că Moscovium formează toate cele patru trihalide, dintre care se preconizează că toate, cu excepția trifluorurii, sunt solubile în apă. De asemenea, se prevede că formează o oxiclorură și oxibromură în starea de oxidare + III.
+5 starea de oxidare Editați
Pentru azot, starea +5 este de obicei servită doar ca explicație formală a moleculelor precum N2O5, ca electronegativitatea ridicată a azotului face ca electronii să fie împărțiți aproape uniform. Compușii pnictogeni cu numărul de coordonare 5 sunt hipervalenți. Fluorul de azot (V) este doar teoretic și nu a fost sintetizat. Starea „adevărată” +5 este mai frecventă pentru fosnicul, arsenul și antimoniul tipic pnictogen tipic non-relativist, așa cum se arată în oxizii lor, oxidul de fosfor (V), oxidul de arsenic (V) și oxidul de antimoniu (V), și fluorurile lor, fluorura de fosfor (V), fluorura de arsenic (V), fluorura de antimoniu (V). Cel puțin doi formează, de asemenea, anioni fluorurați, hexafluorofosfat și hexafluoroantimonat, care funcționează ca anioni necoordonatori. Fosforul chiar formează halogenuri de oxid mixte, cunoscute sub numele de oxihalide, cum ar fi oxiclorura de fosfor, și pentahalide mixte, cum ar fi trifluorodiclorura de fosfor. Compușii pentametilpnictogen (V) există pentru arsen, antimoniu și bismut. Cu toate acestea, pentru bismut, starea de oxidare +5 devine rară datorită stabilizării relativiste a orbitalilor 6s cunoscută sub numele de efect de pereche inertă, astfel încât electronii 6s sunt reticenți în legarea chimică. Acest lucru face ca oxidul de bismut (V) să fie instabil, iar fluorul de bismut (V) să fie mai reactiv decât celelalte pentafluoruri de pnictogen, făcându-l un agent de fluorurare extrem de puternic. Acest efect este și mai pronunțat pentru moscoviu, interzicându-i atingerea unei stări de oxidare +5.
Alte stări de oxidare Modificați
- Azotul formează o varietate de compuși cu oxigen în care azotul poate lua o varietate de stări de oxidare, incluzând + II, + IV și chiar unii compuși cu valență mixtă și o stare de oxidare foarte instabilă + VI.
- În hidrazină, difosfan și derivați organici ai celor două , atomii de azot / fosfor au starea de oxidare -2. La fel, diimida, care are doi atomi de azot legați dublu între ei, și derivații săi organici au azot în starea de oxidare de -1.
- În mod similar, realgar are legături arsenic-arsenic, astfel încât arsenicul „s starea de oxidare este + II.
- Un compus corespunzător pentru antimoniu este Sb2 (C6H5) 4, unde starea de oxidare a antimonului este + II.
- Fosforul are starea de oxidare +1 în acidul hipofosforic și starea de oxidare +4 în acidul hipofosforic.
- Tetroxidul de antimoniu este un compus cu valență mixtă, unde jumătate din atomii de antimoniu se află în starea de oxidare +3 , iar cealaltă jumătate sunt în starea de oxidare +5.
- Este de așteptat ca moscoviul să aibă un efect de pereche inertă atât pentru electronii 7s, cât și pentru cei 7p1 / 2, ca energie de legare a 7p3 singuratic Electronul / 2 este semnificativ mai mic decât cel al electronilor 7p1 / 2. Se estimează că acest lucru va determina + I să fie o stare de oxidare comună pentru moscoviu, deși apare și într-o măsură mai mică pentru bismut și azot.
PhysicalEdit
Pnictogenii constau din două nemetale (un gaz, unul solid), doi metaloizi, un metal și un element cu proprietăți chimice necunoscute. Toate elementele din grup sunt solide la temperatura camerei, cu excepția azotului care este gazos la temperatura camerei. Azotul și bismutul, deși ambii sunt pnictogeni, sunt foarte diferite în ceea ce privește proprietățile lor fizice. De exemplu, la STP azotul este un gaz nemetalic transparent, în timp ce bismutul este un metal alb-argintiu.
Punctul de topire al azotului este de -210 ° C și punctul său de fierbere este de -196 ° C. Fosforul are un punct de topire de 44 ° C și un punct de fierbere de 280 ° C. Arsenicul este unul dintre cele două elemente care se sublimează la presiune standard; face acest lucru la 603 ° C. Punctul de topire al antimoniului este de 631 ° C și punctul de fierbere este de 1587 ° C. Punctul de topire al bismutului este de 271 ° C, iar punctul său de fierbere este de 1564 ° C.
Structura cristalină a azotului este hexagonală. Structura cristalină a fosforului este cubică. Arsenicul, antimoniul și bismutul au toate structuri cristaline romboedrice.