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 6(VIb) 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

Атомы элементов 15(Va) группы

Электронные формулы инертных газов:

• He - 1s²;
• Ne - 1s²2s²2p⁶;
• Ar - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶;
• Kr - [Ar]3d¹⁰4s²4p⁶;
• Xe - [Kr]4d¹⁰5s²5p⁶;

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):

• Азот: 75,6% (в атмосфере); 0,01%;
• Фосфор - 0,085%;
• Мышьяк - 0,00017%;
• Сурьма - 0,00005%;
• Висмут - 0,00002%.

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.

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:

• Кислотные оксиды (азот, фосфор):
  • степень окисления +3: N₂O₃; P₂O₃; P₄O₆;
  • степень окисления +5: N₂O₅;
• Основные оксиды (висмут):
  • степень окисления +3: Bi₂O₃;
  • степень окисления +5: Bi₂O₅;
• Амфотерные оксиды (мышьяк, сурьма):
  • степень окисления +3: As₂O₃; Sb₂O₃;
  • степень окисления +5: As₂O₅; Sb₂O₅;

Свойства гидроксидов элементов группы азота:

• Кислотные оксиды (азот, фосфор):
  • степень окисления +3: HNO₂; H₃PO₃;
  • степень окисления +5: HNO₃; H₃PO₄;
• Основные оксиды (висмут):
  • степень окисления +3: Bi(OH)₃;
  • степень окисления +5: нет.
• Амфотерные оксиды (мышьяк, сурьма):
  • степень окисления +3: H₃AsO₃; Sb(OH)₃;
  • степень окисления +5: H₃AsO₄; для сурьмы нет.

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.