Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы

Общая характеристика элементов главной подгруппы V группы

Подгруппу азота  составляют пять элементов: азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут. Это р-элементы V группы периодической системы Д. И. Менделеева. 
На наружном энергетическом уровне атомы этих элементов содержат пять электронов, которые имеют конфигурацию ns2np3 и распределены следующим образом:

Поэтому высшая степень  окисления этих элементов +5, низшая -3, характерна и +3. 
Наличие трех неспаренных электронов на наружном уровне говорит о том, что в невозбужденном состоянии атомы элементов имеют валентность 3. Наружный уровень атома азота состоит только из двух подуровней — 2s и 2р. У атомов же остальных элементов этой подгруппы на наружных энергетических уровнях имеются вакантные ячейки d-подуровня. Следовательно, один из s-электронов наружного уровня может при возбуждении перейти на d-подуровень того же уровня, что приводит к образованию 5 неспаренных электронов.

 
внешняя электронная оболочка фосфора (невозбужденный атом)

 
внешняя электронная оболочка возбужденного  атома фосфора 
Таким образом, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут в возбужденном состоянии имеют 5 неспаренных электронов, и валентность их в этом состоянии равна 5. 
В атоме азота возбудить электрон подобным образом нельзя вследствие отсутствия d-подуровня на втором уровне. Следовательно, пятивалентным азот быть не может, однако он может образовать четвертую ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной электронной пары 2s2. Для атома азота возможен и другой процесс. При отрыве одного из двух 2s-электронов азот переходит в однозарядный четырехвалентный ион N+.

 
От азота к висмуту радиусы  атомов увеличиваются, а ионизационные  потенциалы уменьшаются. Восстановительные  свойства нейтральных атомов усиливаются  от N к Bi, а окислительные ослабевают (см. табл. 21). 
С водородом азот, фосфор и мышьяк образуют полярные соединения RH3, проявляя отрицательную степень окисления -3. Молекулы RH3 имеют пирамидальную форму. В этих соединениях связи элементов с водородом более прочные, чем в соответствующих соединениях элементов подгруппы кислорода и особенно подгруппы галогенов. Поэтому водородные соединения элементов подгруппы азота в водных растворах не образуют ионов водорода.

 
С кислородом элементы подгруппы азота  образуют оксиды общей формулы R2O3 и R2O5. Оксидам соответствуют кислоты HRO2 и HRO3 (и ортокислоты H3RO4, кроме  азота). В пределах подгруппы характер оксидов изменяется так: N2O3 — кислотный  оксид; Р4О6 — слабокислотный оксид; As2O3 — амфотерный оксид с преобладанием  кислотных свойств; Sb2O3 — амфотерный оксид с преобладанием основных свойств; Bi2O3 — основной оксид. Таким образом, кислотные свойства оксидов состава R2O3 и R2O5 уменьшаются с ростом порядкового номера элемента. 
Как видно из табл. 21, внутри подгруппы от азота к висмуту убывают неметаллические свойства и возрастают металлические. У сурьмы эти свойства выражены одинаково, у висмута преобладают металлические, у азота — неметаллические свойства. Фосфор, мышьяк и сурьма образуют несколько аллотропных соединения.

Химические свойства  

• 1. Основной характер оксидов R₂O₅ увеличивается, а кислотный - ослабевает с увеличением порядкового номера.
• 2. Гидроксиды всех элементов в пятивалентном состоянии имеют кислотный характер.
• 3. Основной характер гидроксидов R(OH)₃ увеличивается, а кислотный - ослабевает с увеличением порядкого номера.

RO₃^3- + 3H⁺ = R(OH)₃ = R³⁺ + 3OH^- (R - элемент) 

• 4. As, Sb, и Bi плохо растворимы в воде.
• 5. Восстановительные свойства водородных соединений RH₃ усиливаются, а устойчивость уменьшается с увеличением порядкого номера.