Nitrogen undergruppe

Kvælstofundergruppen , eller pnictogener [1] , også pnictider  , er kemiske grundstoffer i den 15. gruppe af det periodiske system af kemiske grundstoffer (ifølge den forældede klassificering  , grundstoffer i hovedundergruppen af ​​gruppe V) [2] . Gruppen omfatter nitrogen N, phosphor P, arsen As, antimon Sb, bismuth Bi og kunstigt opnået radioaktivt Muscovy Mc [3] . Elementer i hovedundergruppen i gruppe V har fem elektroner i det ydre elektroniske niveau. Generelt er de karakteriseret som ikke-metaller. Evnen til at vedhæfte elektroner er meget mindre udtalt sammenlignet med chalcogener og halogener. Alle grundstoffer i nitrogenundergruppen har en elektronisk konfiguration af det ydre energiniveau af atomet ns²np³ og kan udvise oxidationstilstande fra -3 til +5 i forbindelser [3] . På grund af den relativt lavere elektronegativitet er hydrogenbindingen mindre polær end hydrogenbindingen af ​​chalcogener og halogener. Hydrogenforbindelser af disse grundstoffer spalter ikke hydrogenioner i en vandig opløsning, med andre ord har de ikke sure egenskaber. De første repræsentanter for undergruppen - nitrogen og fosfor  - er typiske ikke-metaller , arsen og antimon udviser metalliske egenskaber, bismuth  er et typisk metal . I denne gruppe ændres egenskaberne af dets bestanddele således dramatisk: fra et typisk ikke-metal til et typisk metal . Kemien af ​​disse elementer er meget forskelligartet, og i betragtning af forskellene i grundstoffernes egenskaber , når man studerer den, er den opdelt i to undergrupper - nitrogenundergruppen og arsenundergruppen . Et sjældent brugt alternativt navn for denne gruppe af grundstoffer er pnictogens , oversat fra græsk som kvælende, hvilket var mere relateret til det første grundstof i gruppen, nitrogen, som på trods af sin uskadelighed ikke understøtter forbrænding og åndedræt. Imidlertid karakteriserer dette navn generelt denne gruppe af elementer godt, da de fleste af dem, både i form af et simpelt stof og i form af forbindelser , er meget giftige.

Egenskaber for elementer i nitrogenundergruppen og simple stoffer

Nitrogen

Nitrogen  er en farveløs gas , lugtfri , harmløs, understøtter ikke vejrtrækning og forbrænding, let opløselig i vand (2,3 ml / 100 g ved 0 ° C, 0,8 ml / 100 g ved 80 ° C).

Det kan også være i flydende tilstand, ved et kogepunkt (−195,8 ° C) - en farveløs væske . Ved kontakt med luft absorberer den ilt .

Ved en temperatur på -209,86 ° C går nitrogen over i en fast tilstand i form af sne . Ved kontakt med luft absorberer den ilt, mens den smelter og danner en opløsning af ilt i nitrogen.

Fosfor

Fosfor  er et ikke -metal , i sin rene form har det 4 allotropiske modifikationer :

• Hvidt fosfor  er den mest reaktive form for fosfor. Har en molekylær struktur; formel P 4 , formen af ​​molekylet er et tetraeder . I udseende ligner hvidt fosfor meget raffineret voks eller paraffin , skæres let med en kniv og deformeres med lille indsats. Smeltepunkt 44,1 °C, massefylde 1823 kg/m³. Ekstremt reaktiv. For eksempel oxideres det langsomt af luftens ilt allerede ved stuetemperatur og lyser (bleggrøn glød). Fænomenet med denne form for glød på grund af kemiske oxidationsreaktioner kaldes kemiluminescens (nogle gange fejlagtigt phosphorescens ). Giftig, den dødelige dosis af hvidt fosfor for en voksen mand er 0,05-0,1 g.
• Rødt fosfor  er en polymer med en kompleks struktur. Har formlen P n . Afhængigt af produktionsmetoden og graden af ​​knusning af rødt fosfor har den nuancer fra lilla-rød til violet, og i støbt tilstand har den en mørk lilla metallisk glans med en kobberfarve. Rødt fosfor antændes ikke spontant i luft, op til en temperatur på 240-250 ° C (når det bliver til en hvid form under sublimering ), men antændes spontant under friktion eller stød, det mangler fuldstændigt fænomenet kemiluminescens. Uopløseligt i vand, såvel som i benzen , carbondisulfid og andre, opløseligt i phosphortribromid. Ved sublimationstemperaturen omdannes rødt fosfor til damp, hvoraf der ved afkøling hovedsageligt dannes hvidt fosfor. Dens giftighed er tusindvis af gange mindre end hvid, så den bruges meget mere udbredt, for eksempel til fremstilling af tændstikker (gitterets overflade på æsker er belagt med en sammensætning baseret på rødt fosfor). Tætheden af ​​rødt fosfor er også højere og når 2400 kg/m³ ved støbning. Når det opbevares i luft, oxiderer rødt fosfor gradvist i nærvær af fugt og danner et hygroskopisk oxid , absorberer vand og bliver fugtigt ("gennemblødt") og danner tyktflydende fosforsyre ; Derfor opbevares den i en lufttæt beholder. Når "gennemblødt" - vasket med vand fra resterne af fosforsyrer, tørret og brugt til det tilsigtede formål.
• Sort fosfor  er den mest termodynamisk og kemisk mindst aktive form for elementært fosfor. For første gang blev sort fosfor opnået i 1914 af den amerikanske fysiker P. W. Bridgman fra hvidt fosfor i form af sorte skinnende krystaller med en høj (2690 kg/m³) densitet . For at udføre syntesen af ​​sort fosfor påførte Bridgman et tryk på 2 × 10 9 Pa (20 tusinde atmosfærer) og en temperatur på omkring 200 ° C. Begyndelsen af ​​den hurtige overgang ligger i området 13.000 atmosfærer og en temperatur på omkring 230 °C. Sort fosfor er et sort stof med en metallisk glans, fedtet at røre ved og ligner meget grafit, fuldstændig uopløseligt i vand og i organiske opløsningsmidler. Det er kun muligt at sætte ild til sort fosfor ved først at opvarme det kraftigt i en atmosfære af ren oxygen op til 400 ° C. Sort fosfor leder elektricitet og har egenskaber som en halvleder . Smeltepunktet for sort fosfor er 1000 ° C under et tryk på 18 × 10 5 Pa .
• metallisk fosfor . Ved 8,3 × 10 10 Pa går sort fosfor over i en ny, endnu tættere og inert metalfase med en densitet på 3,56 g/cm³, og med en yderligere trykstigning til 1,25 × 10 11 Pa bliver det endnu mere komprimeret og optager et kubisk krystalgitter, mens dens tæthed stiger til 3,83 g / cm³. Metallisk fosfor leder elektricitet meget godt .

Arsen

Arsen  er et kemisk element i den 15. gruppe (ifølge den forældede klassificering - hovedundergruppen af ​​den femte gruppe) i den fjerde periode af det periodiske system; har atomnummer 33, betegnet med symbolet As. Et simpelt stof er et sprødt stålfarvet halvmetal . Ekstremt giftig. Arsen findes i flere allotrope modifikationer. Den mest stabile under normale forhold og ved opvarmning er metallisk eller grå arsen. Densiteten af ​​grå arsen er 5,72 g/cm 3 . Når det opvarmes under normalt tryk, sublimeres det. I modsætning til andre modifikationer har grå arsen metallisk elektrisk ledningsevne. Arsen er uopløseligt i vand.

Antimon

Antimon  er et halvmetal af sølv-hvid farve med en blålig farvetone, grovkornet struktur. Der er fire metalliske allotropiske modifikationer af antimon, der eksisterer ved forskellige tryk, og tre amorfe modifikationer (gul, sort og eksplosiv antimon). Det er giftigt, men i meget mindre grad end arsen. Gul antimon dannes ved indvirkning af oxygen på flydende SbH 3 . Når den opvarmes, såvel som når den belyses med synligt lys, bliver den til sort antimon. Sort antimon har halvlederegenskaber. Eksplosiv antimon - sølv-hvid, har en metallisk glans. Det dannes under elektrolysen af ​​SbCl 3 ved en lav strømtæthed. Eksploderer ved stød og friktion. Eksplosiv antimon, når den gnides eller rammes af en eksplosion, bliver til metallisk antimon. Antimon indføres i nogle legeringer for at give dem hårdhed. En legering bestående af antimon, bly og en lille mængde tin kaldes trykmetal eller gart. I dets forbindelser viser antimon stor lighed med arsen, men adskiller sig fra det i mere udtalte metalliske egenskaber.

Bismuth

Bismuth er et tungt, sølvhvidt metal med en lyserød farvetone. Med tiden bliver det dækket af en mørkegrå oxidfilm. Sammen med bly og tin indgår det i de fleste lavtsmeltende lodninger og legeringer til fremstilling af sikringer og brandalarmelementer. Bismuthdampe er giftige. Men på trods af, at bismuth er et tungmetal, er toksiciteten af ​​dets forbindelser meget lav, for eksempel sammenlignet med bly. Kemiske egenskaber minder meget om antimon og arsen, bismuth udviser for det meste egenskaberne af et typisk metal, men der er også svage ikke-metalliske egenskaber.

Muscovy

Muscovy ( lat. Moscovium, Mc) er det 115. kemiske grundstof i gruppe V i det periodiske system, atomnummer 115, atommasse 289, det mest stabile nuklid er 289 Mc ( halveringstid er estimeret til 156 ms).

Noter

1. ↑ Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 sektion IR-3.5  / Redigeret af NG Connelly og T Damhus (med RM Hartshorn og AT Hutton). - 2005. - ISBN 0-85404-438-8 .
2. ↑ Periodisk system Arkiveret 17. maj 2008 på Wayback Machine på IUPAC 's websted
3. ↑ 1 2 Generelle karakteristika for elementerne i hovedundergruppen i gruppe V (utilgængeligt link) . Hentet 1. oktober 2009. Arkiveret fra originalen 27. marts 2012. (Russisk) 

Links

I bibliografiske kataloger	GND : 4183263-2 J9U : 987007535177505171 LCCN : sh2003001134