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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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更新时间:2024/11/11 11:00:09