Общая характеристика элементов

Главная подгруппа V (15-й) группы Периодической системы включает пять элементов: азот ₇N, фосфор ₁₅Р, мышьяк ₃₃As, сурьму ₅₁Sb и висмут ₈₃Bi, для которых предложено название «пниктогены», т. е. удушливые, дурно пахнущие. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня в основном состоянии — ns²np^s.

При движении по группе сверху вниз увеличиваются размеры атомов и уменьшаются энергии ионизации, что приводит к усилению металлических свойств: азот и фосфор — типичные неметаллы, висмут — типичный металл (табл. 15.1). Из-за малого радиуса, высокой электроотрицательности и отсутствия J-орбиталей атом азота отличается от остальных элементов подгруппы, например он не может образовывать более четырех ковалентных связей, связь N—N менее прочная по сравнению со связью Р—Р из-за сильного межэлектронного отталкивания. С ростом радиуса атомов увеличиваются координационные числа. Для азота характерны числа 1—4,.

Таблица 15.1

Свойства элементов VA (15-й) группы

для фосфора чаще реализуется число 4, мышьяк и сурьма проявляют координационные числа 4 и 5, а висмут — 7—9.

Элементы VA (15-й) группы проявляют различные степени окисления. Для атома азота характерен полный спектр степеней от (-3) до (+5), для фосфора отрицательная степень менее характерна, мышьяк и сурьма проявляют (+3) и (+5), а для висмута более устойчиво состояние (+3).

С увеличением атомного номера свойства простых веществ, образованных элементами подгруппы, закономерно изменяются: увеличивается плотность, усиливается окраска (табл. 15.2). Как упоминалось выше, азот и фосфор — типичные неметаллы, висмут имеет более выраженные металлические свойства, мышьяк и сурьма занимают промежуточное положение. Их соединения обладают полупроводниковыми свойствами.

Таблица 15.2

Свойства простых веществ

• 0 Красный фосфор сублимируется при 429 °C и 1 атм … 590 °C и 43 атм.
• 2) Мышьяк сублимируется при 615 °C и 1 атм … 816 °C и 36 атм.
• 3) При конденсации паров мышьяка на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется желтый мышьяк — прозрачные, мягкие, как воск, кристаллы, с плотностью 1,97 г/см³.

В форме простого вещества в природе находится только азот. Фосфор содержится в земной коре в виде фосфатов, мышьяк, сурьма и висмут встречаются в основном в виде сульфидов (табл. 15.3).

Таблица 15.3

Распространенность, изотопный состав и важнейшие природные соединения элементов VA (15-й) группы