Subgrupo de nitrógeno

El subgrupo nitrógeno , o pnictógenos [1] , también pnictides  , son elementos químicos del grupo 15 de la tabla periódica de elementos químicos (según la clasificación obsoleta  , elementos del subgrupo principal del grupo V) [2] . El grupo incluye nitrógeno N, fósforo P, arsénico As, antimonio Sb, bismuto Bi y Muscovy Mc radiactivo obtenido artificialmente [3]. Los elementos del subgrupo principal del grupo V tienen cinco electrones en el nivel electrónico exterior. En general, se caracterizan como no metales. La capacidad de unir electrones es mucho menos pronunciada en comparación con los calcógenos y los halógenos. Todos los elementos del subgrupo nitrógeno tienen una configuración electrónica del nivel de energía externa del átomo ns²np³ y pueden exhibir estados de oxidación de −3 a +5 en compuestos [3] . Debido a la electronegatividad relativamente más baja, el enlace de hidrógeno es menos polar que el enlace de hidrógeno de los calcógenos y halógenos. Los compuestos de hidrógeno de estos elementos no se separan de los iones de hidrógeno en una solución acuosa, en otras palabras, no tienen propiedades ácidas. Los primeros representantes del subgrupo, nitrógeno y fósforo  , son no metales típicos , el arsénico y el antimonio exhiben propiedades metálicas, el bismuto es un metal  típico . Así, en este grupo, las propiedades de sus elementos constituyentes cambian drásticamente: de un típico no metal a un típico metal . La química de estos elementos es muy diversa y, dadas las diferencias en las propiedades de los elementos , al estudiarla, se divide en dos subgrupos: el subgrupo de nitrógeno y el subgrupo de arsénico . Un nombre alternativo raramente utilizado para este grupo de elementos es pnictogens , traducido del griego como sofocante, que estaba más relacionado con el primer elemento del grupo, el nitrógeno, que, a pesar de su inocuidad, no favorece la combustión ni la respiración. Sin embargo, este nombre generalmente caracteriza bien a este grupo de elementos, ya que la mayoría de ellos, tanto en forma de sustancia simple como en forma de compuestos , son muy venenosos.

Propiedades de elementos del subgrupo nitrógeno y sustancias simples

Nitrógeno

El nitrógeno es un gas  incoloro , inodoro , inocuo, no favorece la respiración ni la combustión, poco soluble en agua (2,3 ml/100 g a 0 °C, 0,8 ml/100 g a 80 °C).

También puede estar en estado líquido, en un punto de ebullición (−195,8 ° C), un líquido incoloro . Al entrar en contacto con el aire , absorbe oxígeno .

A una temperatura de -209,86 °C, el nitrógeno pasa a estado sólido en forma de nieve . Al entrar en contacto con el aire, absorbe oxígeno, mientras se funde, formando una solución de oxígeno en nitrógeno.

Fósforo

El fósforo  es un no metal , en su forma pura tiene 4 modificaciones alotrópicas :

• El fósforo blanco  es la forma más reactiva de fósforo. Tiene una estructura molecular; fórmula P 4 , la forma de la molécula es un tetraedro . En apariencia, el fósforo blanco es muy similar a la cera o parafina refinada , se corta fácilmente con un cuchillo y se deforma con poco esfuerzo. Punto de fusión 44,1 °C, densidad 1823 kg/m³. Extremadamente reactivo. Por ejemplo, se oxida lentamente con el oxígeno del aire que ya está a temperatura ambiente y brilla (resplandor verde pálido). El fenómeno de este tipo de resplandor debido a reacciones químicas de oxidación se denomina quimioluminiscencia (a veces erróneamente fosforescencia ). Venenoso, la dosis letal de fósforo blanco para un hombre adulto es de 0,05 a 0,1 g.
• El fósforo rojo  es un polímero con una estructura compleja. Tiene la fórmula P n . Según el método de producción y el grado de trituración del fósforo rojo, tiene tonalidades que van desde el rojo púrpura hasta el violeta, y en estado colado tiene un brillo metálico púrpura oscuro con un tinte cobrizo. El fósforo rojo no se enciende espontáneamente en el aire, hasta una temperatura de 240-250 °C (cuando se convierte en una forma blanca durante la sublimación ), pero se enciende espontáneamente durante la fricción o el impacto, carece por completo del fenómeno de la quimioluminiscencia. Insoluble en agua, así como en benceno , disulfuro de carbono y otros, soluble en tribromuro de fósforo. A la temperatura de sublimación, el fósforo rojo se convierte en vapor, al enfriarse se forma principalmente fósforo blanco. Su envenenamiento es miles de veces menor que el del blanco, por lo que se usa mucho más, por ejemplo, en la producción de cerillas (la superficie de rejilla de las cajas está recubierta con una composición a base de fósforo rojo). La densidad del fósforo rojo también es mayor, alcanzando los 2400 kg/m³ cuando se vierte. Cuando se almacena en el aire, el fósforo rojo se oxida gradualmente en presencia de humedad, formando un óxido higroscópico , absorbe agua y se humedece ("empapado"), formando ácido fosfórico viscoso ; Por lo tanto, se almacena en un recipiente hermético. Cuando está "empapado", se lava con agua de los restos de ácidos fosfóricos, se seca y se usa para el propósito previsto.
• El fósforo negro  es la forma de fósforo elemental más termodinámica y químicamente menos activa. Por primera vez, el físico estadounidense P. W. Bridgman obtuvo fósforo negro en 1914 a partir de fósforo blanco en forma de cristales negros brillantes que tenían una alta densidad (2690 kg/m³) . Para llevar a cabo la síntesis del fósforo negro, Bridgman aplicó una presión de 2 × 10 9 Pa (20 mil atmósferas) y una temperatura de unos 200 °C. El comienzo de la transición rápida se encuentra en la región de las 13.000 atmósferas y una temperatura de unos 230 °C. El fósforo negro es una sustancia negra con brillo metálico, grasienta al tacto y muy similar al grafito, completamente insoluble en agua y en disolventes orgánicos. Es posible prender fuego al fósforo negro solo calentándolo primero fuertemente en una atmósfera de oxígeno puro hasta 400 ° C. El fósforo negro conduce la electricidad y tiene las propiedades de un semiconductor . El punto de fusión del fósforo negro es de 1000 °C bajo una presión de 18 × 10 5 Pa .
• fósforo metálico . A 8,3 × 10 10 Pa, el fósforo negro pasa a una nueva fase metálica aún más densa e inerte con una densidad de 3,56 g / cm³, y con un aumento adicional de la presión a 1,25 × 10 11 Pa, se compacta aún más y adquiere una red cristalina cúbica, mientras que su densidad aumenta a 3,83 g/cm³. El fósforo metálico conduce muy bien la electricidad .

Arsénico

El arsénico  es un elemento químico del grupo 15 (según la clasificación obsoleta, el subgrupo principal del quinto grupo) del cuarto período del sistema periódico; tiene número atómico 33, denotado por el símbolo As. Una sustancia simple es un semimetal frágil de color acero . Extremadamente tóxico. El arsénico existe en varias modificaciones alotrópicas. El más estable en condiciones normales y al calentarse es el arsénico metálico o gris. La densidad del arsénico gris es de 5,72 g/cm 3 . Cuando se calienta a presión normal, se sublima. A diferencia de otras modificaciones, el arsénico gris tiene conductividad eléctrica metálica. El arsénico es insoluble en agua.

Antimonio

El antimonio  es un semimetal de color blanco plateado con un tinte azulado, estructura de grano grueso. Hay cuatro modificaciones alotrópicas metálicas del antimonio que existen a diferentes presiones y tres modificaciones amorfas (antimonio amarillo, negro y explosivo). Es tóxico, pero en mucha menor medida que el arsénico. El antimonio amarillo se forma por la acción del oxígeno sobre el SbH 3 líquido . Cuando se calienta, así como cuando se ilumina con luz visible, se convierte en antimonio negro. El antimonio negro tiene propiedades semiconductoras. Antimonio explosivo: blanco plateado, tiene un brillo metálico. Se forma durante la electrólisis de SbCl 3 a baja densidad de corriente. Explota por impacto y fricción. El antimonio explosivo, cuando se frota o golpea con una explosión, se convierte en antimonio metálico. El antimonio se introduce en algunas aleaciones para darles dureza. Una aleación que consta de antimonio, plomo y una pequeña cantidad de estaño se llama metal de impresión o gart. En sus compuestos, el antimonio muestra una gran similitud con el arsénico, pero se diferencia de él en propiedades metálicas más pronunciadas.

Bismuto

El bismuto es un metal pesado de color blanco plateado con un tinte rosado. Con el tiempo, se cubre con una película de óxido gris oscuro. Junto con el plomo y el estaño, forma parte de la mayoría de las soldaduras y aleaciones de bajo punto de fusión para la fabricación de fusibles y elementos de alarma contra incendios. Los vapores de bismuto son venenosos. Sin embargo, a pesar de que el bismuto es un metal pesado, la toxicidad de sus compuestos es muy baja, por ejemplo, en comparación con el plomo. Las propiedades químicas son muy similares al antimonio y el arsénico, el bismuto exhibe principalmente las propiedades de un metal típico, pero también tiene propiedades no metálicas débiles.

Moscovia

Moscovia ( lat. Moscovium, Mc) es el elemento químico número 115 del grupo V del sistema periódico, número atómico 115, masa atómica 289, el nucleido más estable es 289 Mc ( la vida media se estima en 156 ms).

Notas

1. ↑ Nomenclatura de química inorgánica: Recomendaciones IUPAC 2005 sección IR-3.5  / Editado por NG Connelly y T Damhus (con RM Hartshorn y AT Hutton). - 2005. - ISBN 0-85404-438-8 .
2. ↑ Tabla periódica Archivado el 17 de mayo de 2008 en Wayback Machine en el sitio web de la IUPAC
3. ↑ 1 2 Características generales de los elementos del subgrupo principal del grupo V (enlace inaccesible) . Consultado el 1 de octubre de 2009. Archivado desde el original el 27 de marzo de 2012. (Ruso) 

Enlaces

En catálogos bibliográficos	TIERRA : 4183263-2 J9U : 987007535177505171 LCCN : sh2003001134