词条 | 氮族 |
释义 | § 氮族 氮族 氮族(the Nitrogen group)是元素周期表上的第VA族(IUPAC第15族),位于碳族和氧族之间。 内容 氮族元素包括氮(N、nitrogen)、磷(P、phosphorus)、砷(As、arsenic)、锑(Sb、antimony)、 铋(Bi、bismuth)和一种尚未确定的元素(Uup、ununpentium)。 特点 氮族的最根本的特征是其中所有元素的原子最外层都有5个电子——s亚层的2个电子和p亚层的3个未成对电子,因此它们在原子态时仍需3个电子才能充满其最外层。 氮族元素的常见氧化态有:-3、+3和+5。除此之外,磷还有-2和+1的氧化态,而氮的氧化态则从-3到+5都有。 命名来源 氮族元素亦可称为磷属元素(pnicogen、pnictogen),其二元化合物被称作pnictide,但是这些术语都未经IUPAC批准。这些术语来源于希腊文πνίγειν(pnigein),意思是“窒息”,是氮气的性质。 其他名称:阿拉伯语:مجموعة نيتروجين 加泰隆尼亚语:Grup del nitrogen 英语:Nitrogen group 世界语:Elemento de grupo 15 西班牙语:Elementos del grupo 15 法语:Pnictogène 意大利语:Gruppo dell'azoto 日语:第15族元素 荷兰语:Stikstofgroep 德语:Gruppe 15 塞尔维亚语:15. група хемијских елемената 瑞典语:Kvävegruppen 泰国语:พีนิคโตเจน 越南语:Nhóm nitơ § 元素周期律 氮族作为主族,很好地体现了门捷列夫的元素周期律。 随着原子序数的增加,电子层数增加,原子半径增大,使得原子核对电子的引力减弱,电离势减小。宏观表现为,元素的金属性增强、非金属性减弱。 比如在气态氢化物中稳定性为NH3>PH3>AsH3,最高氧化态含氧酸的酸性为HNO3>H3PO4>H3AsO4。 单质 氮的单质是氮气(N2),磷的常见单质有白磷(P4)和红磷(-P4-)。其他的单质见“同素异形体”。 氮气常温下是气体,其余元素单质是固体。氮气是空气的重要组成部分,体积分数约为79%;白磷在空气中会自燃。 氮的非金属性很强,但N2的氧化性却不强,是因为氮气分子中存在键能较高的N≡N三键的缘故。 氢化物 氮族元素的氢化物为XH3。除了NH3中H的氧化态为+1外,其他的氮族元素氢化物中H的氧化态都为-1(因为P、As的电负性小于H)。 氮族元素氢化物溶于水时常常水合,不仅不像氧族、卤素一样形成无氧酸溶液,反而生成弱碱。但是在液态时由于自偶电离XH3亦可成为酸。 由于存在孤对电子,氮族元素氢化物很容易因为X→H配位键形成XH4+离子,如铵离子(NH4+)、鏻离子(PH4+)、鉮离子(AsH4+)。 NH3学名氨气,是常见的碱性气体,在很多领域都有应用。 氧化物 氮族元素常见的氧化物有X2O3和X2O5。 N2O5、P2O5是酸性氧化物,As2O5、Sb2O5是两性氧化物,Bi2O5是碱性氧化物。 N2O俗称笑气;NO、NO2是硝酸工业的中间产物,属于大气的主要污染物;P2O5(其实是P4O10)是常用的效率高的酸性干燥剂;As2O3有剧毒,俗称砒霜。 氢氧化物 HNO3硝酸,属于强酸;H3PO4磷酸,属于中强酸;H3AsO4砷酸和H【Sb(OH)6】都是两性氢氧化物,而Bi(OH)3则是碱。 硝酸盐是常用氧化剂和氮肥;磷酸盐是常用磷肥;K【Sb(OH)6】是实验室中检验Na+的试剂。 有机物 氮和磷都是有机物中的常见原子。其中-NH2叫做氨基。 含氮的氨基酸是蛋白质的组成部分,含磷的核苷酸是核酸的组成部分,二者都是生物体所必需的元素,因此农业上常施氮肥和磷肥。 其余相关数据如下: 原子序数: 氮:7 磷:15 砷:33 锑:51 铋:83 Uup:115 相对原子质量: 氮:14.00674 磷:30.97376 砷:74.92159 锑:121.76 铋:208.9804 Uup:288 电子组态: 氮:【He】2s2_2p3 磷:【Ne】3s2_3p3 砷:【Ar】3d10_4s2_4p3 锑:【Kr】4d10_5s2_5p3 铋:【Xe】4f14_5d10_6s2_6p3 Uup:【Rn】5f14_6d10_7s2_7p3 共价半径(nm): 氮:0.070 磷:0.110 砷:0.121 锑:0.141 铋:0.152 电负性: 氮:3.05 磷:2.15 砷:2.00 锑:2.05 铋:1.9 电子亲合势(kJ/mol): 氮:7 磷:72 砷:78 锑:103.2 铋:91.2 第一电离势(kJ/mol): 氮:1402.3 磷:1011.8 砷:947.0 锑:834 铋:703 天然同位素: 磷31、砷75、铋209没有天然同位素。 氮有两种天然同位素,氮14(99.634%)和氮15(0.366%)。 锑有两种天然同位素,锑121(57.36%)和锑123(42.64%)。 同素异形体: 磷:白磷、红磷、紫磷、黑磷 砷:黄砷、黑砷、灰砷 锑:黄锑、黑锑、灰锑 |
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