氮族元素

氮族元素在地殼中的質量分數分別為，氮0.0025%，磷0.1%，砷0.000015%，銻0.000002%，鉍0.00000048%。

氮族元素原子結構特點是：原子的最外電子層上都有5個電子，這就決定了它們均處在週期表中第ⅤA族。它們的最高正價均為+5價，若能形成氣態氫化物，則它們除氮、磷元素的氧化數為-3外，其他均為+3，氣態氫化物化學式可用RH₃表示。最高氧化物的化學式可用R₂O₅表示，其對應水化物為酸。它們中大部分是非金屬元素。 ^[1] 

氮族元素隨着原子序數的增加，由於它們電子層數逐漸增加，原子半徑逐漸增大，最終導致原子核對最外層電子的作用力逐漸減弱，原子獲得電子的趨勢逐漸減弱，因而元素的非金屬性也逐漸減弱。比較明顯的表現是它們的氣態氫化物穩定性逐漸減弱（NH₃>PH₃>AsH₃）；它們的最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱（HNO₃>H₃PO₄>H₃AsO₄）；另一方面，隨着原子序數的增加，原子失去電子的趨勢逐漸增強，元素的金屬性逐漸增強，砷雖是非金屬，卻已表現出某些金屬性，而銻、鉍卻明顯表現出金屬性。

氮族元素在性質上表現出從典型的非金屬元素到典型的金屬元素的一個完整的過渡。N 和 P 是非金屬元素，Sb 和 Bi為金屬元素，處於中間的As 為準金屬元素。本族元素的價層電子構型為ns²、np³，主要氧化數有- 3 、+ 3 、+ 5。自上而下氧化數為+3 的物質穩定性增加，而 +5 氧化態的物質穩定性降低。這是因為自上而下過渡到鉍時，由於鉍原子半徑較大，成鍵時電子雲重疊程度較小，鉍原子出現了4f 和 5d 能級，而 f、d 電子對原子核的屏蔽作用較小，6S 電子又具有較大的穿透作用，所以6s 能級顯著降低，從而使6s 電子成為“惰性電子對”而不易參加成鍵，鉍常顯+3 價。這種自上而下低氧化態比高氧化態物質穩定的現象，稱為惰性電子對效應。

本族元素的成鍵特徵是易形成共價鍵，這是因為它們同週期系中的前後元素相比，各有相對較高的電離能，共價性較強它們形成-3 價離子比較困難，僅有電負性較大的N 、P 可形成極少數-3 價離子型化合物，但在水溶液中因水解不會存在水合離子。本族元素形成+3 價離子的可能性也很小，只有半徑較大的Sb 和Bi能形成 +3 價離子型化合物 。 另外，本族元素既可提供電子對作為配體，又可接受其他配體的電子對作為中心原子形成配位化合物。 ^[2] 

氮氣是無色無臭的氣體，熔點是63 K，沸點是77 K，臨界温度是126 K，難於液化。溶解度很小，常壓下在283 K 時一體積水可溶解0.02體積的氮氣。

工業上通過分餾液態空氣製得氮氣。實驗室裏用加熱氯化銨飽和溶液和固體亞硝酸鈉的混合物的方法制備氮氣。

氮分子中存在氮氮叁鍵，鍵能很大（941 KJ/mol），以至於加熱到3273K時僅有0.1%離解，氮分子是已知雙原子分子中最穩定的。氮氣是CO的等電子體，在結構和性質上有許多相似之處。

不同活性的金屬與氮氣的反應情況不同。與鹼金屬在常温下直接化合；與鹼土金屬 —般需要在髙温下化合；與其他族元素的單質反應則需要更高的反應條件。

目前，人類能夠有效利用氮氣的主要途徑是合成氨，但要求條件很高。近年來，人們在竭力弄清植物固氮的機理，爭取用化學的方法模擬生物固氮，來實現在温和條件下開發利用空氣中的氮資源。 ^[2] 

種類：N₂O（俗稱 笑氣）， NO， N₂Oз（可遇水生成HNO₂）， NO₂ ，N₂O4，

N₂O5（遇水生成HNOз） ^[2] 

物理性質：無色無味有毒氣體 密度略大於空氣 難溶於水。

化學性質：2NO+O₂=2NO₂

製備：實驗室製法，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O ^[2] 

物理性質：紅棕色有刺激性氣味 氣體 有毒 密度大於空氣。

化學性質：不穩定 2NO₂常温易變成N₂O4

與水反應，3NO₂+H₂O=2HNOз+NO ^[2] 

關於氮族元素的化學方程式見下

氮氣

氮氣與金屬反應：3Mg + N₂——→（點燃）Mg₃N₂

大氣固氮：N₂+O₂——→2NO ；2NO+O₂——→2NO₂ ；3NO₂+H₂O——→2HNO₃+NO ^[1] 

氨

合成氨（人工固氮，工業制氨氣）：N₂+ 3H₂—高温高壓、催化劑→2NH₃

實驗室制氨氣：2NH₄Cl + Ca（OH）₂——→CaCl₂+2 NH₃↑+H₂O

氨氣溶於水：NH₃+ H₂O——→NH₃ ·H₂O

氨水受熱分解：NH₃·H₂O——→NH₃↑ +H₂O

氨氣與鹽酸的反應（弱鹼性）：NH₃+HCl——→NH₄Cl

氨氣與硫酸的反應（弱鹼性）：2NH₃+H₂SO₄——→（NH₄）₂SO₄

氨氣與氯氣的反應（還原性）：8NH₃+3Cl₂——→6NH₄Cl+N₂

乾燥銨鹽使用鹼石灰（CaO和NaOH的混合物） 氨氣與氧化銅在加熱的條件下反應 ，生成H₂O，N₂，Cu ^[1] 

銨鹽

NH₄Cl——→NH₃ ↑ + HCl↑

NH₃+HCl——→NH₄Cl (氨氣和氯化氫氣體相遇有白煙產生)

NH₄HCO₃——→NH₃↑+H₂O +CO₂↑（碳銨要陰天深施的原因）

NH₄++ OH－——→NH₃↑+ H₂O ( 銨根離子的檢驗) ^[1] 

硝酸

製備（工業）

4NH₃+ 5O₂—催化劑、△→4NO +6H₂O

2NO + O₂——→2NO₂

3NO₂+ H₂O——→ 2HNO₃+ NO↑

實驗室

2NaNO₃+H₂SO₄—加熱→Na₂SO₄+2HNO₃

化學性質

（1）不穩定性

4HNO₃——→ 2H₂O+ 4NO₂↑+O₂↑

（2）強氧化性

Cu + 4HNO₃（濃）——→ Cu(NO₃)₂+ 2NO₂↑ + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃（稀） ——→ 3Cu(NO₃)₂+ 2NO ↑ + 4H₂O

C （灼熱）+ 4HNO₃（濃） ——→ CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H₂O

2HNO₃+3H₂SO₃=3H₂SO₄+2NO↑+H₂O ^[1] 

（3）揮發性

（4）酸的通性