氮族元素 是指元素週期表 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),其中氮和磷為典型的非金屬 元素,砷和銻為類金屬 ,鉍和鏌則為貧金屬 。此外鏌為人造元素 ,具極高的放射性 。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 (来自古希臘語 πνίγειν(pnígein) ,意指窒息 、扼殺,+ -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 ,離子的最高正价都是+5价。[ 2]
物理性质
元素名称
元素符号
原子 半径 (nm )
主要化合价
状态 (标况 )
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(推測) [ 3]
0,+1,+3(推測) [ 4]
固體 (推測) [ 4]
11克/立方厘米(推測) [ 4]
400(推測) [ 4]
1100(推測) [ 4]
化学性质
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R2 O5 表示,其对应水化物为酸 且酸性 變化的趨勢為HNO3 >H3 PO4 >H3 AsO4 。
氮族元素常見的化學反應方程式
N2 +O2 = 2NO(大气 放电)
2NO+O2 = 2NO2
3NO2 +H2 O = 2HNO3 +NO(大气固氮 )
N2 +3H2 =2NH3 (高温高压、催化剂)
NH4 Cl = NH3 ↑+HCl↑
NH3 +HCl = NH4 Cl
4NH3 +5O2 = 4NO+6H2 O(加热、催化剂 )
2NO+O2 = 2NO2
3NO2 +H2 O = 2HNO3 +NO↑(製硝酸)
4HNO3 = 2H2 O + 4NO2 ↑+O2 ↑
Cu+4HNO3 (浓) = Cu(NO3 )2 +2NO2 ↑+2H2 O (其浓溶液与金属反应以鎂 、銅 为分界线)
参考文献
参见