Общая характеристика — урок. Химия, 11 класс.

Строение и свойства атомов

В $VA$-группе находятся $p$-элементы:

азот $N$, фосфор $P$, мышьяк $As$ — неметаллы;
сурьма $ Sb$ — полуметалл;
висмут $Bi$ и нихоний $Nh$ — металлы.

На внешнем электронном слое атомов всех этих элементов содержится два $s$- и три $p$-электрона. В атомах элементов (кроме азота) на внешнем слое имеются вакантные орбитали.

Строение электронных оболочек азота и фосфора представлено в таблице.

	Основное состояние	Возбужденное состояние
Азот	${1 s}^{2} {2 s}^{2} {2 p}^{3}$	Невозможно, так как в атоме нет вакантных орбиталей
Фосфор	${1 s}^{2} {2 s}^{2} {2 p}^{6} {3 s}^{2} {3 p}^{3}$	${1 s}^{2} {2 s}^{2} {2 p}^{6} {3 s}^{1} {3 p}^{3} {3 d}^{1}$

В $VA$-группе наблюдаются общие закономерности изменения свойств. С увеличением порядкового номера:

радиус атома увеличивается;
электроотрицательность снижается;
неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются.

Наибольшее значение электроотрицательности и самые сильные неметаллические свойства среди элементов $VA$-группы имеет азот.

Степени окисления

Атомы азота, фосфора и мышьяка могут принимать по три электрона или отдавать до пяти валентных электронов. Низшая степень окисления для них равна $-3$, а высшая — $+5$. Примеры соединений:

в низшей степени окисления — нитриды $\overset{- 3}{AlN}$ , фосфиды $\overset{- 3}{{Ca}_{3} P_{2}}$ , арсениды $\overset{- 3}{{Na}_{3} As}$ ;
в высшей степени окисления — оксиды $\overset{+ 5}{P_{2} O_{5}}$ , $\overset{+ 5}{{As}_{2} O_{5}}$ ; соли $\overset{+ 5}{{NaNO}_{3}}$ , $\overset{+ 5}{K_{3} {PO}_{4}}$ .

Фосфору и мышьяку характерна также степень окисления $+3$:

\overset{+ 3}{{HPO}_{2}}

\overset{+ 3}{{As}_{2} O_{3}}

Азот проявляет все возможные степени окисления от высшей до низшей:

\overset{- 2}{N_{2} H_{4}}

\overset{+ 1}{N_{2} O}

\overset{+ 2}{NO}

и т. д.

Возможные валентности

В основном состоянии атомы элементов имеют по три неспаренных электрона и могут образовать три ковалентные связи, т. е. проявляют валентность $III$.

Азот в некоторых соединениях образует дополнительно одну связь по донорно-акцепторному механизму; для него максимальная валентность равна $IV$.

Для фосфора и мышьяка высшая валентность $V$. Пять ковалентных связей атомы этих элементов образуют в возбужденном состоянии при распаривании $s$-электронов и переходе одного электрона на $d$-орбиталь.

Нахождение в природе

Азот в виде простого вещества находится в воздухе ($78$ $\%$ по объёму). В земной коре азот встречается в виде нитратов.

Химический элемент азот содержится во всех живых организмах, так как является обязательной составной частью белков и нуклеиновых кислот.

Фосфор тоже входит в состав живых организмов. Он содержится в нуклеиновых кислотах и АТФ, а в виде фосфата кальция входит в состав костной ткани.

В земной коре фосфор встречается только в виде соединений, в основном в виде фосфата кальция. Это вещество входит в состав фосфорита

{{Ca}_{3} ({PO}_{4})}_{2}

и апатитов:

{{Ca}_{5} ({PO}_{4})}_{3} OH

{{Ca}_{5} ({PO}_{4})}_{3} F


Рис. $1$ Фосфорит	Рис. $2$ Апатит

Источники:

Рис. 1. Фосфорит, https://www.shutterstock.com/image-photo/mineral-stone-phosphorite-rock-phosphate-nondetrital-610368485. Дата обращения. 23.05.2023.

Рис. 2. Апатит. Автор: OG59. Собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=558166. Дата обращения 21.05.2023.

Вернуться в тему

Следующая теория

Отправить отзыв

Нашёл ошибку?

Сообщи нам!

1. Общая характеристика

Теория: