ChemicalEdit
Liksom andra grupper visar medlemmarna i denna familj liknande mönster i elektronkonfiguration, särskilt i de yttersta skalen, vilket resulterar i trender i kemiskt beteende.
Denna grupp har den definierande egenskapen att alla komponentelementen har 5 elektroner i sitt yttersta skal, det vill säga 2 elektroner i s-underhöljet och 3 oparade elektroner i p-underhöljet. De har därför tre elektroner korta för att fylla sitt yttersta elektronskal i sitt icke-joniserade tillstånd. Russell – Saunders termsymbol för marktillståndet i alla element i gruppen är 4S 3⁄2.
De viktigaste elementen i denna grupp är kväve (N), som i sin diatomiska form är huvudkomponent i luft och fosfor (P), som, liksom kväve, är väsentlig för alla kända livsformer.
CompoundsEdit
Binära föreningar i gruppen kan hänvisas till kollektivt som pniktider. Pniktidföreningar tenderar att vara exotiska. Olika egenskaper som vissa pniktider har inkluderar att vara diamagnetisk och paramagnetisk vid rumstemperatur, vara transparent och generera elektricitet vid uppvärmning. Andra pniktider inkluderar den ternära sällsynta jordarts huvudgruppens variation av pniktider. Dessa är i form av REaMbPnc, där M är en kolgrupp eller en borgrupp och Pn är vilken som helst pnictogen utom kväve. Dessa föreningar är mellan joniska och kovalenta föreningar och har således ovanliga bindningsegenskaper.
Dessa element är också kända för sin stabilitet i föreningar på grund av deras tendens att bilda dubbla och tredubbla kovalenta bindningar. Detta är egenskapen hos dessa element som leder till deras potentiella toxicitet, tydligast i fosfor, arsenik och antimon. När dessa ämnen reagerar med olika kemikalier i kroppen, skapar de starka fria radikaler som inte lätt bearbetas av levern, där de ackumuleras. Paradoxalt nog är det denna starka bindning som orsakar kväve och vismuts reducerade toxicitet (i molekyler), eftersom dessa bildar starka bindningar med andra atomer som är svåra att dela upp, vilket skapar mycket oreaktiva molekyler. Till exempel N2, den diatomiska formen av kväve, används som en inert gas i situationer där användning av argon eller annan ädelgas skulle vara för dyrt.
Bildningen av flera bindningar underlättas av deras fem valenselektroner medan oktettregeln tillåter en pnictogen för att acceptera tre elektroner på kovalent bindning. Eftersom 5 > 3, lämnar den oanvända två elektroner i ett ensamt par om det inte finns en positiv laddning runt (som i NH +
4). När en pnictogen bildar endast tre enskilda bindningar, effekterna av det ensamma paret resulterar typiskt i trigonal pyramidmolekylär geometri. 3 laddningar när de reduceras och slutför oktetten. När de oxideras d eller joniserat tar pniktogener vanligtvis ett oxidationstillstånd på +3 (genom att förlora alla tre p-skalelektronerna i valensskalet) eller +5 (genom att förlora alla tre p-skal och båda s-skalelektronerna i valensskalet). Men tyngre pniktogener är mer benägna att bilda +3-oxidationstillståndet än lättare på grund av att s-skalelektronerna blir mer stabiliserade.
−3 oxidationstillstånd Redigera
Pnictogener kan reagera med väte för att bilda pnictogenhydrider såsom ammoniak. Går ner i gruppen, till fosfat (fosfin), arsan (arsin), stiban (stibin) och slutligen vismutan (vismutin), blir varje pnictogenhydrid gradvis mindre stabil / mer instabil, mer giftig och har en mindre vätgas-vätevinkel (från 107,8 ° i ammoniak till 90,48 ° i vismutan). (Tekniskt sett är det bara ammoniak och fosfan som har pnictogenet i −3 oxidationstillstånd eftersom pnictogen för resten är mindre elektronegativt än väte.)
Kristallfasta ämnen med pnictogener helt reducerade inkluderar yttriumnitrid, kalciumfosfid, natriumarsenid, indiumantimonid och till och med dubbla salter som aluminiumgalliumindiumfosfid. Dessa inkluderar III-V halvledare, inklusive galliumarsenid, den näst mest använda halvledaren efter kisel.
+3 oxidationstillstånd Redigera
Kväve bildar ett begränsat antal stabila III-föreningar. Kväveoxid (III) kan endast isoleras vid låga temperaturer och salpetersyra är instabil. Kväve-trifluorid är den enda stabila kvävetrihalogeniden, med kvävetriklorid, kvävetribromid och kvävetriiodid som är explosiva – kvävetriiodid är så stötskänslig att en fjäders beröring detonerar den. Fosfor bildar en + III-oxid som är stabil vid rumstemperatur, fosforsyra och flera trihalider, även om triiodiden är instabil. Arsenik bildar + III-föreningar med syre som arseniter, arsenös syra och arsenik (III) oxid, och det bildar alla fyra trihaliderna.Antimon bildar antimon (III) oxid och antimonit men inte oxisyror. Dess trihalider, antimontrifluorid, antimontriklorid, antimontribromid och antimontriiodid, liksom alla pniktogentrihalider, har vardera trigonal pyramidmolekylgeometri.
+3-oxidationstillståndet är vismutens vanligaste oxidationstillstånd eftersom dess förmågan att bilda oxidationstillståndet +5 hindras av relativistiska egenskaper på tyngre element, effekter som är ännu mer uttalade angående moscovium.Bismut (III) bildar en oxid, en oxiklorid, ett oxynitrat och en sulfid. Moscovium (III) förutses att bete sig på samma sätt som vismut (III). Moscovium förutspås bilda alla fyra trihaliderna, varav alla utom trifluoriden förutses vara lösliga i vatten. Det förutses också bilda en oxiklorid och oxibromid i + III oxidationstillstånd. / p>
+5 oxidationstillstånd Redigera
För kväve fungerar +5-tillståndet vanligtvis som endast en formell förklaring av molekyler som N2O5, som den höga elektronegativiteten hos kväve gör att elektronerna delas nästan jämnt. Pnictogenföreningar med koordination nummer 5 är hypervalenta. Kväve (V) fluor är endast teoretiskt och har inte syntetiserats. Det ”sanna” +5-tillståndet är vanligare för de väsentligen icke-relativistiska typiska pniktogenerna fosfor, arsenik och antimon, såsom visas i deras oxider, fosfor (V) oxid, arsenik (V) oxid och antimon (V) oxid, och deras fluorider, fosfor (V) fluor, arsenik (V) fluor, antimon (V) fluor. Åtminstone två bildar också relaterade fluoridanjoner, hexafluorfosfat och hexafluoroantimonat, som fungerar som icke-koordinerande anjoner. Fosfor bildar till och med blandade oxidhalogenider, kända som oxihalider, som fosforoxiklorid, och blandade pentahalider, som fosfortrifluordiklorid. Pentametylpnictogen (V) -föreningar finns för arsenik, antimon och vismut. För vismut blir +5-oxidationstillståndet dock sällsynt på grund av den relativistiska stabiliseringen av 6s-orbitalerna, känd som den inerta pareffekten, så att 6-elektronerna är ovilliga att binda kemiskt. Detta gör att vismut (V) oxid är instabil och vismut (V) fluor är mer reaktiv än de andra pnictogen pentafluoriderna, vilket gör det till ett extremt kraftfullt fluoreringsmedel. Denna effekt är ännu mer uttalad för moscovium och förbjuder den att uppnå ett +5-oxidationstillstånd.
Andra oxidationstillstånd Redigera
- Kväve bildar en mängd föreningar med syre i vilka kväve kan ta på sig olika oxidationstillstånd, inklusive + II, + IV, och till och med vissa blandningsföreningar och mycket instabilt + VI oxidationstillstånd.
- I hydrazin, difosfan och organiska derivat av de två , kväve / fosforatomerna har −2 oxidationstillstånd. På samma sätt har diimid, som har två kväveatomer dubbelbundna till varandra, och dess organiska derivat har kväve i oxidationstillståndet -1.
- På samma sätt har realgar arsenik-arsenbindningar, så arsenikens oxidationstillstånd är + II.
- En motsvarande förening för antimon är Sb2 (C6H5) 4, där antimonets oxidationstillstånd är + II.
- Fosfor har +1 oxidationstillstånd i hypofosforsyra och +4 oxidationstillstånd i hypofosforsyra.
- Antimontetroxid är en blandad valensförening, där hälften av antimonatomerna är i oxidationstillståndet +3 , och den andra halvan är i +5 oxidationstillstånd.
- Det förväntas att moscovium kommer att ha en inert pareffekt för både 7s och 7p1 / 2 elektroner, som bindningsenergin för den ensamma 7p3 / 2 elektron är märkbart lägre än för 7p1 / 2 elektroner. Detta förutses orsaka att + I är ett vanligt oxidationstillstånd för moscovium, även om det också förekommer i mindre utsträckning för vismut och kväve.
PhysicalEdit
Pnictogenerna består av två icke-metaller (en gas, en fast substans), två metalloider, en metall och ett element med okända kemiska egenskaper. Alla element i gruppen är fasta ämnen vid rumstemperatur, förutom kväve som är gasformigt vid rumstemperatur. Kväve och vismut, trots att båda är piktogener, skiljer sig väldigt mycket i sina fysiska egenskaper. Till exempel är vid STP kväve en transparent icke-metallisk gas, medan vismut är en silvervit metall.
Kvävets smältpunkt är -210 ° C och dess kokpunkt är -196 ° C. Fosfor har en smältpunkt på 44 ° C och en kokpunkt på 280 ° C. Arsenik är ett av endast två element att sublimera vid standardtryck; det gör det vid 603 ° C. Antimons smältpunkt är 631 ° C och dess kokpunkten är 1587 ° C. Vismutens smältpunkt är 271 ° C och dess kokpunkt är 1564 ° C.
Kväve kristallstruktur är sexkantig. Fosfor kristallstruktur är kubisk. Arsenik, antimon och vismut har alla rombohedrala kristallstrukturer.