63. Общая характеристика элементовVa группы.

В состав подгруппы азота, составляющей семейство пниктогенов, входят азот , фосфор , мышьяк , сурьма и висмут . Элементы этой группы называют пниктогенами, что означает «дурно пахнущий». Происхождение название связано с тем, что эти элементы образуют водородные соединения, обладающие крайне неприятным запахом.

На внешнем энергетическом уровне атомов элементов 5А –группы содержится пять электронов, конфигурация внешнего энергетического уровня ns2ns3.

В невозбуждённом состоянии атомы элементов 5А–группы содержат на внешнем энергетическом уровне три неспаренных электрона, поэтому имеют валентность 3.

В возбужденном состоянии у атомов элементов 5А –группы, кроме азота, происходит "распаривание" валентных электронов и увеличение валентности:

ns1np3nd1 — валентность

Присоединяя три электрона, атомы элементов 5A–группы проявляют низшую степень окисления, равную -3. Высшая степень окисления пниктогенов равна +5.

По сравнению с халькогенами и галогенами, способность к присоединению электронов у пниктогенов выражена значительно слабее.

В 5А –группе сверху вниз радиус атомов увеличивается, электроотрицательность уменьшается, восстановительные свойства атомов возрастают, окислительные свойства уменьшаются.

Первые представители подгруппы — азот и фосфор — типичные неметаллы, мышьяк и сурьма проявляют металлические свойства, висмут — типичный металл.

Для азота характерно образование прочной тройной связи , для остальных пниктогенов — одинарных связей. Азот — газ, фосфор и все остальные элементы — твёрдые вещества. Это объясняется тем, что начиная с третьего периода (фосфор) элементы способны объединяться в большие полимерные молекулы. Такое изменение молекулярной структуры при переходе от азота к фосфору и вызывает резкое изменение агрегатных состояний веществ.

№ 64. Свойства простых веществ элементов VA группы.

Первые представители подгруппы — азот и фосфор — типичные неметаллы, мышьяк и сурьма проявляют металлические свойства, висмут — типичный металл. Таким образом, в данной группе резко изменяются свойства составляющих её элементов: от типичного неметалла до типичного металла. Химия этих элементов очень разнообразна и, учитывая различия в свойствах элементов, при изучении её разбивают на две подгруппы — подгруппу азота и подгруппу мышьяка.

Азот — бесцветный газ, не имеющий запаха, безвреден, не поддерживает дыхание и горение, мало растворим в воде (2,3 мл/100г при 0 °C, 0,8 мл/100г при 80 °C). Также может быть и в жидком состоянии, при температуре кипения (−195,8 °C) — бесцветная жидкость. При контакте с воздухом поглощает кислород. При температуре в −209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снега. При контакте с воздухом поглощает кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.

Мышьяк — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) четвёртого периода периодической системы; имеет атомный номер 33, обозначается символом As. Простое вещество представляет собой хрупкий полуметалл стального цвета. Чрезвычайно токсичен. Мышьяк существует в нескольких аллотропических модификациях. Наиболее устойчив при обычных условиях и при нагревании металлический или серый мышьяк. Плотность серого мышьяка равна 5,72 г/см3. При нагревании под нормальным давлением он сублимируется. В отличие от других модификаций, серый мышьяк обладает металлической электрической проводимостью. В воде мышьяк нерастворим.

Сурьма — полуметалл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, грубозернистого строения. Известны четыре металлические аллотропные модификации сурьмы, существующие при различных давлениях, и три аморфные модификации (жёлтая, чёрная и взрывчатая сурьма). Токсична, но в значительно меньшей степени, чем мышьяк. Желтая сурьма образуется при действии кислорода на жидкий SbH3. При нагревании, а также при освещении видимым светом переходит в черную сурьму. Черная сурьма обладает полупроводниковыми свойствами. Взрывчатая сурьма — серебристо-белая, обладает металлическим блеском. Образуется при электролизе SbCl3 при малой плотности тока. Взрывается при ударе и трении. Взрывчатая сурьма при растирании или ударе со взрывом превращается в металлическую сурьму. Сурьму вводят в некоторые сплавы для придания им твердости. Сплав, состоящий из сурьмы, свинца и небольшого количества олова, называется типографским металлом или гартом. В своих соединениях сурьма обнаруживает большое сходство с мышьяком, но отличается от него более сильно выраженными металлическими свойствами.

Висмут — тяжёлый серебристо-белый металл с розоватым оттенком. Со временем покрывается тёмно-серой оксидной плёнкой. Наряду со свинцом и оловом входит в состав большинства легкоплавких припоев и сплавов для изготовления плавких предохранителей и элементов пожарной сигнализации. Пары висмута ядовиты. Однако, несмотря на то что висмут является тяжелым металлом, токсичность его соединений весьма низка, например, в сравнении с свинцом. Химические свойства весьма сходны с сурьмой и мышьяком, в основном висмут проявляет свойства типичного металла, однако слабые неметаллические свойства тоже есть.

Для всех элементов –группы, кроме азота, характерно существование аллотропных модификаций.

Фосфор — неметалл, образует несколько аллотропных модификаций, наиболее известными из которых являются белый, красный и чёрный фосфор.

Белый фосфор — самая химически активная модификация фосфора. Имеет молекулярную кристаллическую решётку, в узлах которой находятся молекулы , имеющие тетраэдрическую форму.

По внешнему виду белый фосфор очень похож на очищенный воск или парафин, легко режется ножом и деформируется от небольших усилий: имеет чесночный запах. В воде белый фосфор не растворяется, но растворим в сероуглероде. На воздухе уже при комнатной температуре белый фосфор медленно окисляется кислородом и светится, что обусловило его название: «фосфор» в переводе с греческого означает «светоносный». Белый фосфор чрезвычайно ядовит.

При нагревании без доступа воздуха до  белый фосфор превращается в красный фосфор, который представляет собой полимер со сложной структурой .

В зависимости от способа получения и степени дробления красный фосфор имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового. По своим свойствам красный фосфор очень сильно отличается от белого: он не светится в темноте, не имеет запаха, не растворяется в сероуглероде, не ядовит. Красный фосфор на воздухе не самовоспламеняется, но воспламеняется при трении или ударе. Это свойство используется при изготовлении спичек. При сильном нагревании без доступа воздуха красный фосфор возгоняется и оседает в виде белого фосфора.

Чёрный фосфор — это наиболее устойчивая и химически наименее активная форма фосфора. Чёрный фосфор получается при нагревании белого фосфора под высоким давлением до температуры . Чёрный фосфор имеет слоистую структуру.

Чёрный фосфор по внешнему виду похож на графит, имеет чёрный цвет с металлическим блеском, жирный на ощупь, не растворяется в воде и органических растворителях, полупроводник. Чёрный фосфор химически мало активен.

Мышьяк представляет собой хрупкий полуметалл стального цвета, существует в нескольких аллотропных модификациях. Наиболее устойчив при обычных условиях и при нагревании металлический или серый мышьяк, который обладает металлической электрической проводимостью.

Сурьма — полуметалл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, грубозернистого строения. Известны четыре металлических аллотропных модификаций сурьмы и три аморфные модификации (жёлтая, чёрная и взрывчатая сурьма). Сурьму добавляют в некоторые сплавы для придания им твёрдости (типографский металл). Соединения сурьмы похожи по химическим свойствам на соединения мышьяка, но отличаются более выраженными металлическими свойствами.

Висмут — тяжёлый серебристо-белый металл с розоватым оттенком. Со временем покрывается тёмно-серой оксидной плёнкой. Наряду со свинцом и оловом входит в состав большинства легкоплавких припоев и сплавов.