ГлавнаяХимия15(Va) группа

Химия - это просто

Популярно о химии
Что такое химия
Периодическая таблица:
· · Металлы
· · Неметаллы
· · Атомы 1(Ia) группы
· · Атомы 2(IIa) группы
· · Атомы 4(IVb) группы
· · Атомы 5(Vb) группы
· · Атомы 13(IIIa) группы
· · Атомы 14(IVa) группы
· · Атомы 15(Va) группы
· · Атомы 16(VIa) группы
· · Атомы 17(VIIa) группы
· · Атомы 18(0) группы
· · Переходные металлы
ОБЩАЯ ХИМИЯ
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Окислительно-восстановительные реакции

Атомы элементов 15(Va) группы


Элемент N P As Sb Bi
Порядковый номер 7 15 33 51 83
Атомная масса (относительная) 14,00674 30,973761 74,92 121,75 208,98
Плотность (н.у.), г/см3 0,808 1,82 5,73 6,691 9,79
tпл, °C -209,86 44,14 615 - t возгонки
817 - под давлением 37 атм.
631 271
tкип, °C -195,8 280   1635 1564
Энергия ионизации, кДж/моль 1401,5 1011,7 946,2 833,7 703,2
Электронная формула [He]2s22p3 [Ne]3s23p3 [Ar]3d104s24p3 [Kr]4d105s25p3 [Xe]4f145d106s26p3
Электроотрицательность (по Поллингу) 3,04 2,19 2,18 2,05 2,02

Электронные формулы инертных газов:

атом азота
Рис. Строение атома азота.

В 15 группу (Va группу по старой классификации) периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева входят 5 элементов: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут (см. таблицу выше). Азот, фосфор, мышьяк - неметаллы, сурьма является металлоподобным веществом, висмут - металл.

Содержание элементов 15(Va) группы в земной коре (по массе):

Безусловно, из всех элементов 15(Va) группы наибольшее значение имеют азот (см. Азот и его соединения) и фосфор (см. Фосфор и его соединения).

В ряду от азота к висмуту по мере увеличения атомного радиуса, неметаллические свойства элементов уменьшаются, а металлические - возрастают, что обусловлено уменьшением силы притяжения внешних валентных электронов (см. Валентность).

У всех элементов 15(Va) группы на внешнем энергетическмо уровне присутствуют два спаренных s-электрона и 3 неспаренных p-электрона, что позволяет атомам проявлять самые разнообразные степени окисления, начиная от -3 и до +5, в зависимости от условий конкретной химической реакции и элемента, с которым происходит образование связи. Но, поскольку атомы элементов подгруппы азота имеют 3 неспаренных электрона, наиблее типичной валентностью для них является 3.

возбужденный атом фосфора
Рис. Переход атома фосфора в возбужденное состояние.

Атом азота не может иметь валентность, равную V, поскольку, на его втором энергетическом уровне нет d-подуровня, и атом азота не может переходить в возбужденное состояние. Также малохарактерны отрицательные степени окисления для сурьмы и висмута.

Элементы группы азота способны реагировать с водородом, образуя следующие соединения: NH3; PH3; AsH3; SbH3; BiH3. Поскольку по мере увеличения радиуса атома от азота к висмуту длина водородной связи увеличивается (соответственно, снижается ее прочность), электроотрицательность (соответственно, полярность связи) атомов снижается, однако, в водных растворах данные соединения кислотных свойств не проявляют, т. е., не диссоциируют (см. Диссоциация) с отщеплением протона, что объясняется достаточной прочностью водородной связи (в отличие от галогенов и элементов VI группы).

Элементы 15(Va) группы образуют оксиды двух видов: N2O3, N2O5. Кислотные свойства, а также устойчивость, таких оксидов в ряду от азота к висмуту уменьшаются. Соответственно, уменьшаются кислотные свойства и устойчивость их гидроксидов.

Свойства оксидов элементов группы азота:

Свойства гидроксидов элементов группы азота:

Кислотным оксидам подгруппы азота соответствуют кислоты двух типов (HЭO2 или H3ЭO3, а также HЭO3 или H3ЭO4):

N2+3O3 → HN+3O2 (азотистая к-та)
N2+5O5 → HN+5O3 (азотная к-та)

P2+3O3 → HP+3O2(H3P+3O3) (фосфористые к-ты)
P2+5O5 → HP+5O3(H3P+5O4) (фосфорные к-ты)

Азот может образовывать только метакислоты, остальные элементы подгруппы азота образуют, как метакислоты, так и ортокислоты: HPO3 (метафосфорная к-та), H3PO4 (ортофосфорная к-та).

Элементы 15-й группы могут образовывать газообразные водородные соединения: NH3 (аммиак), PH3 (фосфин), AsH3 (арсин), SbH3 (стибин), BiH3 (висмутин).

Но, в отличие от галогеноводородов и халькогеноводородов, водные растворы аммиака и фосфина являются не кислотами, а слабыми основаниями:

NH3+H2O ↔ NH4OH ↔ NH4++OH-
PH3+H2O ↔ PH4OH ↔ PH4++OH-

Арсин, стибин и висмутин весьма малоустойчивые соединения, разлагающиеся на простые вещества уже при комнатной температуре.

В начало страницы