10.1. Елементи 5 групи

До головної підгрупи V групи належить азот, фосфор, мишяк, сурма, вісмут. Маючи по 5 електронів на зовнішньому електронному шарі атомів, ці елементи в цілому проявляють неметалічні властивості. Елементи 5 групи проявляють максимальний ступінь окислення +5, а мінімальний -3. Із збільшенням порядкового номера елемента збільшуються радіуси атомів, зменшуються енергії їх іонізації та електронегативності. Неметалічні властивості, які яскраво виявлені в азоту, послаблюються при переході до елементів, розташованих далі. Металічні властивості починають проявлятися в мишяку, сурма приблизно в однаковій мірі проявляє як металічні, так і неметалічні властивості, а вісмут переважно проявляє металічні властивості. Сполуки з воднем найлегше утворює азот. Здатність до утворення сполуки із ступенем окислення +5 від азоту до вісмуту послаблюється.

В нітридах, фосфідах – зв'язок іонного типу. Фосфор, Арсен, Стибій – мають різні алотропні видозміни, оскільки в них є d-орбіталі.

10.2. 5а-підгрупа: Азот та фосфор.

Фізичні властивості. Азот — безбарвний газ без запаху і смаку. Кипить при температурі -195,8°С, замерзає при -209,86°С. Азот не підтримує ні дихання, ні горіння. У воді розчиняється мало. Хімічні властивості. Атоми азоту мають на зовнішній електронній оболонці п'ять електронів. Молекули азоту двоатомні, обидва атоми міцно зв'язані між собою трьома спільними електронними парами. Щоб розкласти молекулу азоту на атоми, треба витратити значну кількість енергії. Тому азот при звичайних умовах хімічно досить пасивний При високих температурах, коли молекули N2 розкладаються і азот переходить в атомарний стан, він порівняно легко вступає в реакції з металами (особливо з найактивнішими), утворюючи так звані нітриди.

При високій температурі, високому тиску і наявності каталізатора нітроген сполучається з гідрогеном з утворенням амоніаку. При температурі електричної іскри (понад 3000 °C) нітроген реагує з оксигеном, утворюючи нестійкий при високій температурі монооксид азоту NO за реакцією: N2 + O2 = 2NO . У природі ця реакція відбувається при грозових розрядах. Більша частина одержуваного в техніці азоту застосовується на виробництво аміаку. В значно менших кількостях його використовують для створення інертного середовища при проведенні деяких хімічних реакцій, при перекачуванні горючих рідин тощо. Нітроген - одни із основних хімічних елементів живої природи. Він входить до складу амінокислот - хімічних блоків, з яких формуються білки, та нуклеїнових кислот. Фосфор в природі зустрічається винятково у зв'язаному стані. Найважливішими природними сполуками фосфору є мінерали фосфорит і апатит, який у своєму складі містить, крім Са3(PO4)2, СаP2 або CaCl2.

Хімічні властивості. Маючи в зовнішньому шарі п'ять електронів: ( + 15), 2, 8, 5, атоми фосфору виявляють властивості окисника і, приєднуючи від атомів інших елементів три недостаючі електрони, перетворюються в негативно тривалентні іони: Р0 + 3e = Р3-. Однак фосфор менш активний окисник, ніж азот, оскільки його валентні електрони більш віддалені від ядра атома і слабіше з ним зв'язані, ніж валентні електрони атомів азоту.Металічні властивості фосфору проявляються більш виразно, ніж в азоту.З киснем фосфор сполучається досить енергійно, особливо білий, виділяючи значну кількість тепла і утворюючи P2O5: 4P + 5O2 = 2P2O5 .

Фосфор досить легко реагує і з іншими неметалами, особливо з хлором, з яким він навіть при невеликому нагріванні енергійно взаємодіє з утворенням безбарвних кристалів PCl5. При дуже високій температурі фосфор може сполучатися з багатьма металами, утворюючи фосфіди. З воднем фосфор безпосередньо не взаємодіє.

Білий фосфор являє собою безбарвну воскоподібну речовину з жовтуватим відтінком, через що його називають також жовтим фосфором. Утворюється при швидкому охолодженні парів фосфору. Білий фосфор надзвичайно отруйний. Доза його в 0,1 г — смертельна для людини. Тому працювати з ним слід дуже обережно. На повітрі білий фосфор легко окислюється. При цьому частина хімічної енергії перетворюється в світло. Тому білий фосфор у темноті світиться. Білий фосфор — легкозаймиста речовина. Температура його займання 40°С, а в дуже роздрібненому стані він самозаймається на повітрі навіть при звичайній температурі. Тому білий фосфор зберігають під водою.