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氮族
鎖定
氮族(the Nitrogen group)是元素週期表上的第VA族(IUPAC第15族),包括氮(N、nitrogen)、磷(P、phosphorus)、砷(As、arsenic)、銻(Sb、antimony)、 鉍(Bi、bismuth)等。氮族元素的許多單質和化合物和我們息息相關。
- 中文名
- 氮族
- 外文名
- the Nitrogen group
- 位 置
- 元素週期表上的第VA族
- 包 括
- 氮,磷,砷,銻,鉍
目錄
氮族氮族元素的定義
氮族(the Nitrogen group)是元素週期表上的第VA族(IUPAC第15族),位於碳族和氧族之間。氮族元素包括氮(N、nitrogen)、磷(P、phosphorus)、砷(As、arsenic)、銻(Sb、antimony)、鉍(Bi、bismuth)。其中,氮和磷是非金屬;砷是準金屬;銻,鉍是金屬。
[1]
氮族氮族元素的發現和存在
氮氣的發現是在研究空氣的組成過程中完成的。1772年,盧瑟福在論文中描述了一種不能維持生命,不能被石灰水吸收,不能燃燒的濁氣。與其同時,許多其他的化學家用不同的方法得到了氮氣。絕大部分氮以單質的形式存在,少量的氮以銨鹽,硝酸鹽的形式存在於土壤中。
17世紀,德國商人布蘭德將沙子木炭等混合蒸餾加熱,偶然得到了能在黑暗中發光的物質。這就是磷。自然界不存在單質磷,總是以磷酸鹽的形式存在。
氮族氮族元素的結構特點
氮族元素的價電子層結構是
,它們的p軌道都是半充滿狀態,因而與同週期的前後元素相比,有較高的電離能。由於惰性電子效應,氮族元素從上到下氧化數為3的化合物穩定性逐漸增加。氮族的最根本的特徵是其中所有元素的原子最外層都有5個電子——s亞層的2個電子和p亞層的3個未成對電子,因此它們在原子態時仍需3個電子才能充滿其最外層。
氮族元素的常見氧化態有:-3、+3和+5。除此之外,磷還有-2和+1的氧化態,而氮的氧化態則從-3到+5都有。
氮族氮族元素重要的單質和化合物
氮族單質
氮族氫化物
磷化氫
又稱:膦; 膦烷;
物理性質: 無色氣體。純時幾乎無味,但工業品有腐魚樣臭味。分子式H3-P。分子量34。相對密度 1.17。熔點 -133℃。沸點 -87.7℃。自燃點 100~150℃。蒸氣壓 20 atm(-3℃)。微溶於水(20℃時,能溶解 0.26 體積磷化氫)。
化學性質: 磷化氫是一個比氨還要弱的多鹼,它與識配的鹵化氫作用可生成鹵化磷,磷化氫是比氨還要強的還原劑,在空氣中容易燃燒,與氧發生爆炸反應.與空氣混合物爆炸下限 1.79%(26 g/m3)空氣中含痕量P2H4可自燃; 濃度達到一定程度時可發生爆炸。能與氧氣、鹵素發生劇烈化合反應。通過灼熱金屬塊生成磷化物,放出氫氣。還能與銅、銀、金及他們的鹽類反應。 在約357°C下,磷化氫開始分解,生成磷和氫.磷化氫可與氯發生自發反應.
用途:可用於n-型半導體的摻雜劑,加加聚反應的引發劑,縮聚反應的催化劑,也可用於有機合成.
砷化氫
與
、
類似,砷能生成氫化物
,砷化氫或稱為胂,是一種無色、具有大蒜味的劇毒氣體。熔點(156.1K) 沸點(210.5K) 都很低,是共價型分子。
應用:醫學上鑑定砷的“馬氏試砷法”的根據。檢驗方法是用Zn、鹽酸和試樣混在一起,將生成的氣體導入熱玻璃管,若試樣中有砷的化合物存在,就會生成
,因生成的
在加熱部位分解產生As,As積集而成亮黑色的“砷鏡”(能檢出0.007mgAs)。“砷鏡”如果能用次氯酸鈉溶液洗滌而溶解,則證明是砷:砷鏡溶於NaClO,銻鏡則不溶。
氮族氧化物
氮族氫氧化物
硝酸是國民工業“三大強酸”之一,是比較理想的氧化性酸和硝化劑;磷酸是可樂的成分;硝酸鹽是常用氧化劑和氮肥;磷酸鹽是常用磷肥;K[Sb(OH)6]是實驗室中檢驗鈉離子的試劑;亞硝酸鈉在食品工業中作為臘肉、香腸的增色劑,會致癌;高鉍酸鹽是強氧化劑。
氮族有機物
氮和磷都是有機物中的常見原子。
氮族氮族元素其餘相關數據
性質 | 氮 | 磷 | 砷 | 銻 | 鉍 |
元素符號 | N | P | As | Sb | Bi |
原子序數 | 7 | 15 | 33 | 51 | 83 |
相對原子質量 | 14.01 | 30.97 | 74.92 | 121.8 | 220.90 |
常見氧化態 | -3,-2,-1,+1,+2,+3,+4,+5 | -3,+1,+3,+5 | -3,+3,+5 | +3,+5 | +3,+5 |
原子共價半徑/pm | 75 | 110 | 122 | 143 | 152 |
171 | 21 | 222 | 245 | ||
69 | 92 | 108 | |||
11 | 34 | 47 | 62 | 74 | |
第一電離能 kJ/mol | 1402.3 | 1011.8 | 944 | 831.6 | 703.3 |
電負性 | 3.04 | 2.19 | 2.18 | 2.05 | 2.02 |
價電子層構型 |