Кіріспе
15-топ элементтері 5 валенттілікке ие.
|
! colspan=2 style="text align:left;" | ↓ Period
|
! 2
|
|
! 3
|
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
Legend
primordial element synthetic element Atomic number color:red=gas, black=solid
|}
A pnictogen ('/p//n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/ or '/n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/; from [[wikt:πνίγω "to choke" and gen, "generator") is any of the chemical elements in group 15 of the periodic table. Group 15 is also known as the nitrogen group or nitrogen family. Group 15 consists of the elements nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and moscovium (Mc). Since 1988, IUPAC calls it Group 15. Before that, in America it was called Group VA, owing to a text by H. C. Deming and the Sargent Welch Scientific Company, while in Europe it was called Group VB and IUPAC recommended that in 1970. (Pronounced "group five A" and "group five B"; "V" is the Roman numeral 5). In semiconductor physics, it is still usually called Group V. The "five" ("V") in the historical names comes from the "pentavalency" of nitrogen, reflected by the stoichiometry of compounds such as N2O5. They have also been called the pentels.
|
! colspan=2 style="text-align:left;" | ↓ Кезең
|
! 2
|
|
! 3
|
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
|
! colspan=2 style="text align:left;" | ↓ Period
|
! 2
|
|
! 3
|
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
Legend
primordial element synthetic element Atomic number color:red=gas, black=solid
|}
A pnictogen ('/p//n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/ or '/n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/; from [[wikt:πνίγω "to choke" and gen, "generator") is any of the chemical elements in group 15 of the periodic table. Group 15 is also known as the nitrogen group or nitrogen family. Group 15 consists of the elements nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and moscovium (Mc). Since 1988, IUPAC calls it Group 15. Before that, in America it was called Group VA, owing to a text by H. C. Deming and the Sargent Welch Scientific Company, while in Europe it was called Group VB and IUPAC recommended that in 1970. (Pronounced "group five A" and "group five B"; "V" is the Roman numeral 5). In semiconductor physics, it is still usually called Group V. The "five" ("V") in the historical names comes from the "pentavalency" of nitrogen, reflected by the stoichiometry of compounds such as N2O5. They have also been called the pentels.
Түсіндірмелер
алғашқы элемент синтезделген элемент атомдық нөмір түсі:қызыл=газ, қара=қатты
|
! colspan=2 style="text align:left;" | ↓ Period
|
! 2
|
|
! 3
|
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
Legend
primordial element synthetic element Atomic number color:red=gas, black=solid
|}
A pnictogen ('/p//n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/ or '/n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/; from [[wikt:πνίγω "to choke" and gen, "generator") is any of the chemical elements in group 15 of the periodic table. Group 15 is also known as the nitrogen group or nitrogen family. Group 15 consists of the elements nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and moscovium (Mc). Since 1988, IUPAC calls it Group 15. Before that, in America it was called Group VA, owing to a text by H. C. Deming and the Sargent Welch Scientific Company, while in Europe it was called Group VB and IUPAC recommended that in 1970. (Pronounced "group five A" and "group five B"; "V" is the Roman numeral 5). In semiconductor physics, it is still usually called Group V. The "five" ("V") in the historical names comes from the "pentavalency" of nitrogen, reflected by the stoichiometry of compounds such as N2O5. They have also been called the pentels.
|}
|
! colspan=2 style="text align:left;" | ↓ Period
|
! 2
|
|
! 3
|
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
Legend
primordial element synthetic element Atomic number color:red=gas, black=solid
|}
A pnictogen ('/p//n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/ or '/n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/; from [[wikt:πνίγω "to choke" and gen, "generator") is any of the chemical elements in group 15 of the periodic table. Group 15 is also known as the nitrogen group or nitrogen family. Group 15 consists of the elements nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and moscovium (Mc). Since 1988, IUPAC calls it Group 15. Before that, in America it was called Group VA, owing to a text by H. C. Deming and the Sargent Welch Scientific Company, while in Europe it was called Group VB and IUPAC recommended that in 1970. (Pronounced "group five A" and "group five B"; "V" is the Roman numeral 5). In semiconductor physics, it is still usually called Group V. The "five" ("V") in the historical names comes from the "pentavalency" of nitrogen, reflected by the stoichiometry of compounds such as N2O5. They have also been called the pentels.
Пниктоген (['/p//n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/ немесе '/n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/; [[wikt:πνίγω "тоқтату" және gen, "жаратушы"]) – периодтық кестедегі 15-топтың кез келген химиялық элементі. 15-топ азот тобы немесе азот отбасы деп те белгілі. 15-топ азот (N), фосфор (P), мырыш (As), антимон (Sb), висмут (Bi) және московий (Mc) элементтерінен тұрады. 1988 жылдан бері IUPAC оны 15-топ деп атайды. Бұрын Америкада Х.С. Деминг және Sargent Welch ғылыми компаниясының мәтініне сәйкес VA тобы деп аталса, Еуропада VB тобы деп аталды, ал IUPAC 1970 жылы осылай ұсынды. (Айтылуы "бес топ А" және "бес топ Б"; "V" – рим цифры 5). Жартылай өткізгіш физикасында оны әдетте V топ деп атайды. Тарихи атаулардағы "бес" ("V") азоттың "пентаваленттігінен" туындайды, бұл N2O5 сияқты қосылыстардың стехиометриясында көрінеді. Оларды пентельдер деп те атайды.
|
! colspan=2 style="text align:left;" | ↓ Period
|
! 2
|
|
! 3
|
|
! 4
|
|
! 5
|
|
! 6
|
|
! 7
|
|
| colspan="2"|
Legend
primordial element synthetic element Atomic number color:red=gas, black=solid
|}
A pnictogen ('/p//n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/ or '/n//ɪ//k//t//ə//dʒ//ə//n/; from [[wikt:πνίγω "to choke" and gen, "generator") is any of the chemical elements in group 15 of the periodic table. Group 15 is also known as the nitrogen group or nitrogen family. Group 15 consists of the elements nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), and moscovium (Mc). Since 1988, IUPAC calls it Group 15. Before that, in America it was called Group VA, owing to a text by H. C. Deming and the Sargent Welch Scientific Company, while in Europe it was called Group VB and IUPAC recommended that in 1970. (Pronounced "group five A" and "group five B"; "V" is the Roman numeral 5). In semiconductor physics, it is still usually called Group V. The "five" ("V") in the historical names comes from the "pentavalency" of nitrogen, reflected by the stoichiometry of compounds such as N2O5. They have also been called the pentels.
Құралымдар
Топтың екілік қосылыстарын жиынтық түрде пниктидтер деп атауға болады. Пниктидтік қосылыстардың магниттік қасиеттері диамагниттік жүйелерді (мысалы, BN немесе GaN) және магниттік реттелген жүйелерді (MnSb жоғары температурада парамагниттік, ал бөлме температурасында ферромагниттік) қамтиды; алғашқы қосылыстар көбінесе мөлдір, ал екіншісі – металл. Басқа пниктидтерге сирек жер элементтерінің (РЖ) негізгі топтарының пниктидтері жатады. Олар |РЕ {a}M {b}Pn {c}| түрінде болады, мұнда М – көміртек тобы немесе бор тобының элементі, ал Pn – азоттан басқа кез келген пниктоген. Бұл қосылыстар иондық және коваленттік қосылыстардың арасында орналасқан, сондықтан ерекше байланыс қасиеттеріне ие. Бұл элементтер коваленттік екі және үштік байланыстарды қалыптастыруға бейімділігіне байланысты қосылыстардағы тұрақтылығымен де ерекшеленеді. Осы элементтердің мүліктілігі олардың потенциалдық уыттылығына алып келеді, бұл фосфор, мырыш және сурьмада ең анық байқалады. Бұл заттар организмдегі әртүрлі химиялық заттармен реакцияға түскенде, бауырда оңай өңделмейтін және жинақталатын күшті еркін радикалдарды жасайды. Парадоксальды түрде, осы күшті байланыстар азот пен висмуттың уыттылығын азайтады (молекулалар құрамында), себебі басқа атомдармен осы күшті байланыстарды үзу қиын, нәтижесінде өте инертті молекулалар пайда болады. Мысалы, азоттың димерлі түрі N2, аргон немесе басқа инертті газдарды пайдалану тым қымбат болған жағдайларда инертті газ ретінде қолданылады. Көптік байланыстардың қалыптасуы олардың бес валентті электронымен жеңілдетіледі, ал октет ережесі пниктогенге ковалентті байланыста үш электронды қабылдауға мүмкіндік береді. 5 > 3 болғандықтан, егер айналада оң заряд болмаса, жалғыз электрон жұбында екі электрон қолданылмай қалады (мысалы, [NH4]+). Пниктоген тек үш бірлік байланыс жасаса, жалғыз электрон жұбының әсері әдетте тригональды пирамидалық молекулалық геометрияға әкеледі.
Тотықтандыру күйлері
Жеңіл пниктогендер (азот, фосфор және мырыш) тотығу барысында -3 зарядқа ие болып, октетін толықтайды. Окистенген немесе иондалған кезде пниктогендер әдетте +3 (валенттік қабықтағы үш p қабық электронын жоғалту арқылы) немесе +5 (валенттік қабықтағы үш p қабық электроны мен екі s қабық электронын жоғалту арқылы) тотығу күйін қабылдайды. Дегенмен, ауыр пниктогендер жеңіл пниктогендерге қарағанда +3 тотығу күйін қалыптастыруға бейім, себебі s қабық электрондарының тұрақтандығы артады.
- 3 тотықтандыру күйі
Пниктогендер сутегімен реакцияға түсіп, аммиак сияқты пниктоген гидридтерін жасайды. Топ бойынша төмен қарай қозғалғанда, фосфанға (фосфин), арсанға (арсин), стибенге (стибин) және соңында висмутанға (бисмутин) дейін, әрбір пниктоген гидриді прогрессивті түрде тұрақсыз (кеміп тұрақты), уыттырақ болады және сутегі-сутегі бұрышы кішірейеді (аммиакта 107.8°-тан висмутанда 90.48°-қа дейін). (Сонымен қатар, техникалық тұрғыдан алғанда, аммиак пен фосфанта ғана пниктоген -3 тотығу күйінде болады, себебі қалғандарында пниктоген сутектен кем электронегативті.) Пниктогендер толыққандай тотығудан өткен кристалдық қатты денелерге иттрий нитриді, кальций фосфиді, натрий арсениді, индий антимониді және тіпті алюминий-галлий-индий фосфиді сияқты қос тұздар жатады. Бұларға III-V жартылай өткізгіштер, оның ішінде кремнийден кейін екінші ең көп қолданылатын галлий арсениді кіреді.
+3 тотыққан күйі
Азот шектеулі мөлшерде тұрақты III қосылыстарын түзетін болады. Азот(III) оксиді тек төмен температурада ғана бөліп алуға болады, ал азот қышқылы тұрақсыз. Азот трифториді – тұрақты азот трихалидінің жалғыз түрі, ал азот трихлориді, азот трибромиді және азот трийодиді жарылғыш болады – азот трийодиді соншалықты сезімтал, тіпті қауырсын тигеннің өзінде де жарылады (соңғы үш қосылыста азот 3 тотығу күйінде кездеседі). Фосфор +III оксидін, бөлме температурасында тұрақты фосфор қышқылын және бірнеше трихалидтерді түзетін болады, бірақ трийодиді тұрақсыз. Арсен оттегімен арсениттер, арсен қышқылы және арсен(III) оксиді түрінде +III қосылыстарын түзетін болады, сондай-ақ ол төрт трихалидтің барлығын да түзетін болады. Антимон антимон(III) оксиді мен антимонитті, бірақ оксиқышқылдарды емес, түзетін болады. Оның трихалидтері – антимон трифториді, антимон трихлориді, антимон трибромиді және антимон трийодиді – барлық пниктоген трихалидтері сияқты тригональды пирамидалық молекулалық геометрияға ие. +3 тотығу күйі висмуттың ең көп таралған тотығу күйі болып табылады, себебі оның +5 тотығу күйін қалыптастыру қабілеті ауыр элементтердің релятивистік қасиеттерімен шектеледі, бұл әсерлер московийге қатысты одан да күшті байқалады. Висмут(III) оксид, оксихлорид, оксинитрат және сульфид түзеді. Московий(III) висмут(III) сияқты мінез-құлық танытады деп болжанады. Московий барлық төрт трихалидті түзетін болады, олардың барлығы трифторидтен басқа суда ериді деп күтілуде. Сондай-ақ, +III тотығу күйінде оксихлорид пен оксибромид түзеді деп болжанады.
+5 тотыққандық күйі
Азот үшін +5 күйі N2O5 сияқты молекулалардың формалды түсіндірмесі ретінде ғана қызмет етеді, себебі азоттың жоғары электротерістігі электрондардың шамалы ғана бөлінуіне себеп болады. Координациялық саны 5-ке тең пниктоген қосылыстары гипервалентті болып табылады. Азот(V) фториді тек теориялық және синтезделмеген. "Нағыз" +5 күйі көбінесе релятивистік емес, типтік пниктогендер – фосфор, мырыш және сурьма үшін кең таралған, олардың оксидтері (фосфор(V) оксиді, мырыш(V) оксиді және сурьма(V) оксиді) және фторидтері (фосфор(V) фториді, мырыш(V) фториді, сурьма(V) фториді) осыны көрсетеді. Олар сондай-ақ үйлесімсіз аниондар ретінде қолданылатын гексафторфосфат, гексафторарсенат және гексафтоантимонат сияқты фторид аниондарын да құрайды. Фосфор тіпті фосфор оксихлориді сияқты оксигалогендер деп аталатын аралас оксид галогендерін және фосфор трифтордихлориді сияқты аралас пентагалогендерін де түзеді. Мырыш, сурьма және висмут үшін пентаметилпниктиген(V) қосылыстары бар. Дегенмен, висмут үшін +5 тотығу күйі 6s орбитальдарының релятивистік тұрақтандыруының салдарынан, яғни 6s электрондарының химиялық байланысқа түсуге құлшыныс танытпауынан сирек кездеседі. Бұл висмут(V) оксидінің тұрақсыздығына және висмут(V) фторидінің басқа пниктоген пентафторидтеріне қарағанда реактивті болуына әкеледі, оны өте күшті фторлағыш агент етеді. Бұл эффект московий үшін одан да күштірек байқалады, ол +5 тотығу күйіне жетуіне мүмкіндік бермейді.
Басқа тотығу күйлері
Азот оттегімен әртүрлі қосылыстар түзетін болады, онда азот +II, +IV, тіпті кейбір аралас валенттілік қосылыстар және өте тұрақсыз +VI тотығу күйін қабылдай алады. Гидразин, дифосфан және олардың органикалық туындыларында азот немесе фосфор атомдары -2 тотығу күйінде болады. Сол сияқты, екі азот атомы бір-бірімен қос байланыста болатын диимид және оның органикалық туындыларында азот -1 тотығу күйінде кездеседі. Сондай-ақ, реалгарда арсен-арсен байланыстары бар, сондықтан арсеннің тотығу күйі +II. Антимонға сәйкес келетін қосылыс Sb2(C6H5)4, онда антимонның тотығу күйі +II. Фосфор гипофосфор қышқылында +1 тотығу күйін, ал гипофосфор қышқылында +4 тотығу күйін көрсетеді. Антимон тетроксиді – аралас валенттілік қосылыс, онда антимон атомдарының жартысы +3 тотығу күйінде, ал қалған жартысы +5 тотығу күйінде болады. Московийдің 7s және 7p1/2 электрондары үшін инерт жұп әсері күтілуде, себебі жалғыз 7p3/2 электронның байланысу энергиясы 7p1/2 электрондарына қарағанда айтарлықтай төмен. Бұл +I тотығу күйінің московий үшін жиі кездесетінін болжауға негіз береді, бірақ висмут пен азот үшін де бұл күй аздаған дәрежеде кездеседі.
Физикалық
Пниктогендер периодтық кестеде бейметалдан металға өтуді көрсетеді: газ тәрізді екіатомды бейметал (N), әртүрлі өткізгіштікке және құрылымға ие көптеген аллотроптарды көрсететін екі элемент (P және As), содан кейін көлемді жағдайда тек металл құрылымдарын ғана түзетін кем дегенде екі элемент (Sb және Bi; мүмкін Mc). Бөлме температурасында топтың барлық элементтері қатты күйде болады, азоттан басқа, ол бөлме температурасында газ тәрізді. Азот пен висмут, екеуі де пниктогендер болғанына қарамастан, физикалық қасиеттерімен өте ерекшеленеді. Мысалы, стандартты жағдайда азот – мөлдір бейметал газ, ал висмут – күміс ақ металл. Азоттың балқу температурасы −210 °C, ал қайнау температурасы −196 °C. Фосфордың балқу температурасы 44 °C, қайнау температурасы 280 °C. Арсен – стандартты қысымда сублимацияланатын сирек элементтердің бірі; ол 603 °C температурада сублимацияланады. Антимонның балқу температурасы 631 °C, ал қайнау температурасы 1587 °C. Бисмуттың балқу температурасы 271 °C, ал қайнау температурасы 1564 °C. Алхимик Хенниг Брандт 1669 жылы Гамбургте фосфорды алғаш ашты. Брандт элементті буланған зәрді қыздырып, пайда болған фосфор буын суда конденсациялап алды. Брандт бастапқыда Философ тасын тапқанын ойлады, бірақ кейін бұл дұрыс емес екенін түсінді. «Пентель» (грекше πέντε, pénte, бес) деген атау да бір кезде осы топты белгілеу үшін қолданылған.
Пайда болуы
Азот Жер қыртысының миллионнан 25 бөлігін, топырақтың миллионнан 5 бөлігін, теңіз суының триллионына 100-500 бөлігін және құрғақ ауаның 78% құрайды. Жердегі азоттың көп бөлігі азот газы түрінде, бірақ кейбір нитрат минералдары да кездеседі. Азот адам салмағының 2,5% құрайды. Фосфор Жер қыртысының 0,1% құрайды, осылайша ол 11-ші ең көп таралған элемент болады. Фосфор топырақта миллионнан 0,65 бөлік және теңіз суында миллиардтан 15-60 бөлікке дейін құрайды. Жерде қолжетімді 200 миллион тонна фосфат бар. Фосфор адам салмағының 1,1% құрайды.
Фосфор
Фосфорды өндірудің басты әдісі – электрлік доға пешінде фосфаттарды көміртекпен тотықтыру болып табылады.
Арсен
Арсеннің көп бөлігі арсенопирит минералын ауада қыздыру арқылы өндіріледі. Бұл As4O6 түзеді, одан көміртектің көмегімен арсенді алуға болады. Дегенмен, арсенопиритті 650-700 °C температурада оттегізсіз қыздыру арқылы да металл арсен алу мүмкін.
Антимон
Сульфид кендері үшін антимонды өндіру әдісі шикі рудадағы антимон мөлшеріне байланысты. Егер кенде салмағы бойынша 25%-дан 45%-ға дейін антимон болса, шикі антимонды кенді доменді пеште балқыту арқылы өндіреді. Егер кенде салмағы бойынша 45%-дан 60%-ға дейін антимон болса, антимонды кенді қыздыру арқылы алады, бұл әдіс сұйыту деп те аталады. Салмағы 60%-дан жоғары антимонды кендерде химиялық түрлендіру арқылы балқытылған кеннен темір ұнтағымен алмастырылып, нәтижесінде таза емес металл шығады. Егер антимонның оксид кенінде салмағы бойынша 30%-дан кем антимон болса, кен доменді пеште тотықтырылады. Егер кенде салмағы бойынша шамамен 50% антимон болса, онда кенді ревербациялық пеште тотықтырады. Сульфидтер мен оксидтердің қоспасы бар антимон кендері доменді пеште балқытылады.
Бисмут
Бисмут минералдары кездеседі, әсіресе сульфидтер және оксидтер түрінде, бірақ бисмутты қорғасын кендерін балқытудың немесе, Қытайдағыдай, вольфрам мен мырыш кендерін балқытудың қосымша өнімі ретінде өндіру экономикалық жағынан тиімдірек.
Московий
Московий бөлшектер үдеткіштерінде бірнеше атомдық мөлшерде ғана жасалады. Бұл үшін 48 кальций ионының шоғы америций-243 нысанасына бағытталады, нәтижесінде ядролар бірігіп, московий пайда болады.
Қолданбалар
Сұйық азот - жиі қолданылатын криогенді сұйықтық. Бисмут субсалицилаты – Pepto Bismol-дың белсенді компоненті. Московий өте тұрақсыз және сирек кездесетін элемент болғандықтан, оның ешқандай қолданысқа ие екені белгілі емес.
Биологиялық рөлі
Азот – Жердегі тіршілікке өте қажетті ДНК және аминқышқылдары сияқты маңызды молекулалардың құрамына кіреді. Нитраттар кейбір өсімдіктерде, олардың түйіндеріндегі бактериялардың әсерінен пайда болады. Бұған бұршақ, шпинат және салат сияқты көкбұршақ тұқымдас өсімдіктерде кездеседі. Кәдімгі 70 кг салмақтағы адамның денесінде 1,8 кг азот болады. Фосфор балық, бауыр, түйеқұс, тауық және жұмыртқа сияқты тағамдарда табылса, фосфаттың жетіспеуі гипофосфатемия деп аталады. Кәдімгі 70 кг салмақтағы адамның денесінде 480 г фосфор бар. Московий өте тұрақсыз болғандықтан, оның зияндылығын зерттеу үшін химиялық реакциялар жүргізу мүмкін емес.