氮族元素
外观
氮族元素是指元素周期表上第15族(ⅤA族)的元素,位于碳族元素和氧族元素之间。氮族元素包含氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc),其中氮和磷为典型的非金属元素,砷和锑为类金属,铋和镆则为贫金属。此外镆为人造元素,具极高的放射性。在标准状况下,除氮单质为气体外,其他元素的单质均为固体。它们也可以被称为 pnictogen (来自古希腊语 πνίγειν(pnígein) ,意指窒息、扼杀,+ -ct- + -o- + -gens,意指素)[1]
本族元素在化合物中可以呈现-3、+3、+5等多种化合价,它们的原子最外层都有5个电子,离子的最高正价都是+5价。[2]
物理性质
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元素名称 |
主要化合价 |
密度 |
熔点(℃) |
沸点(℃) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
氮 | N | 0.075 | -3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5,+6 | 气体 | 1.251克/升 | -209.9 | -195.8 |
磷 | P | 0.110 | -3,0,+3,+5 | 固体 | 1.82克/立方厘米(白磷),2.34克/立方厘米(红磷) | 44.1 | 280 |
砷 | As | 0.121 | -3,0,+3,+5 | 固体 | 5.727克/立方厘米 | 817 | 613 |
锑 | Sb | 0.141 | 0,+3,+5 | 固体 | 6.684克/立方厘米 | 630.7 | 1750 |
铋 | Bi | 0.152 | 0,+3,+5 | 固体 | 9.80克/立方厘米 | 271.3 | 1560 |
镆 | Mc | 0.162(推测)[3] | 0,+1,+3(推测)[4] | 固体(推测)[4] | 11克/立方厘米(推测)[4] | 400(推测)[4] | 1100(推测)[4] |
化学性质
[编辑]氮族元素的气态氢化物化学式可用RH3表示,例如氨(NH3)、膦(PH3)、胂(AsH3)等。最高氧化物的化学式可用R2O5表示,其对应水化物为酸且酸性变化的趋势为HNO3>H3PO4>H3AsO4。
氮族元素常见的化学反应方程式
[编辑]N2+O2 = 2NO(大气放电)
2NO+O2 = 2NO2
3NO2+H2O = 2HNO3+NO(大气固氮)
N2+3H2=2NH3(高温高压、催化剂)
NH4Cl = NH3↑+HCl↑
NH3+HCl = NH4Cl
4NH3+5O2 = 4NO+6H2O(加热、催化剂)
2NO+O2 = 2NO2
3NO2+H2O = 2HNO3+NO↑(制硝酸)
4HNO3 = 2H2O + 4NO2↑+O2↑
Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (其浓溶液与金属反应以镁、铜为分界线)
左方一族: | 氮族元素 第15族 |
右方一族: |
碳族元素 | 氧族元素 |
参考文献
[编辑]- ^ W. B. Jensen, The Periodic Law and Table (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- ^ 也有列外,氮可以形成+6化合价的化合物:三氧化氮,但不稳定。
- ^ Chemical Data. Ununpentium - Uup (页面存档备份,存于互联网档案馆), Royal Chemical Society
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (编). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1.