Stikstofgroepselement , elk van de chemische elementen die vormen Groep 15 (Va) van het periodiek systeem . De groep bestaat uit stikstof- (N), fosfor (P), arseen (As), antimoon (Sb), bismut (Bi) en moscovium (Mc). De elementen delen bepaalde algemene overeenkomsten in chemisch gedrag, hoewel ze duidelijk zijn gedifferentieerd chemisch van elkaar, en deze overeenkomsten weerspiegelen gemeenschappelijke kenmerken van de elektronische structuren van hun atomen.
Waarschijnlijk is geen enkele andere groep van de elementen meer vertrouwd voor de leek dan deze groep. Hoewel de zes elementen samen minder dan 0,2 procent van het gewicht van de aardkorst uitmaken, nemen ze een belang aan dat ver buiten verhouding staat tot hun overvloed. Dit geldt met name voor de elementen stikstof en fosfor, die respectievelijk 2,4 en 0,9 procent van het totale gewicht van het menselijk lichaam uitmaken.
De stikstofelementen hebben misschien wel het grootste bereik in fysieke toestand van elke groep in het periodiek systeem. Stikstof is bijvoorbeeld een gas dat vloeibaar wordt bij ongeveer -200° C en bevriest rond -210° C, terwijl bismut een vaste stof is die smelt bij 271° C en kookt bij ongeveer 1.560° C. Ook chemisch is het bereik in eigenschappen is breed, stikstof en fosfor zijn typische niet-metalen; arseen en antimoon, metalloïden; en bismut, een metaal. Zelfs qua uiterlijk vertonen deze elementen een grote verscheidenheid. Stikstof is zowel als gas als als vloeistof kleurloos. Fosfor bestaat in een verscheidenheid aan fysieke modificaties of allotrope vormen, waaronder de bekende witte, zeer reactieve vorm die moet worden bewaard onder water om te voorkomen dat het in de lucht ontbrandt; een veel minder reactieve rode of violette vorm; en een zwarte modificatie die, hoewel het minst bekend, de meest stabiele van allemaal lijkt te zijn. Arseen bestaat voornamelijk als een doffe grijze metaalachtige vaste stof, maar een meer reactieve gele, vaste vorm is ook bekend, en er zijn aanwijzingen dat er onder bepaalde omstandigheden andere vormen bestaan. Antimoon is een zilverachtige, metaalachtige, maar enigszins brosse vaste stof; en bismut is een zilverwit metaal met een vleugje roze in zijn glans.
Samen met koolstof, waterstof, zuurstof en zwavel zijn de eerste twee leden van deze groep, stikstof en fosfor, de belangrijkste chemische elementen die in levende systemen zijn opgenomen. Stikstof en fosfor worden gemakkelijk uit de bodem door plantengroei en zijn daarom enorm belangrijke componenten van plantaardig voedsel. zo'n aanduidingen als 5-10-5 op commerciële meststoffen het respectieve gewichtspercentage vertegenwoordigen samenstelling van het materiaal in termen van stikstof, fosforoxide en kalium oxide (kalium is het derde hoofdelement dat nodig is voor een gezonde plantengroei). Stikstof in meststoffen kan de vorm hebben van: natrium of kaliumnitraat, ammoniak, ammoniumzouten of verschillende organische combinaties. Fosfor wordt voornamelijk geleverd als anorganisch fosfaat.
Deze zelfde elementen, stikstof en fosfor, kunnen ook worden gebruikt op manieren die minder nuttig zijn voor de mens. De explosieven in conventionele oorlogsvoering zijn sterk afhankelijk van hun stikstofgehalte verbindingen en de dodelijke zenuwgassen zijn samengesteld uit organische verbindingen van fosfor.
Aan de andere kant, arseen, dat is berucht vanwege zijn toxiciteit, is het meest nuttig in de landbouw, waar de verbindingen een hulpmiddel zijn bij het bestrijden van schadelijke insectenplagen. Antimoon en bismut worden voornamelijk gebruikt in metaallegeringen, omdat ze unieke en gewenste eigenschappen aan deze legeringen verlenen.
Vergelijkende chemie
Elektronische configuraties
Overeenkomsten in orbitale opstelling
In het periodiek systeem neemt elk van de elementen van de stikstofgroep de vijfde positie in onder de hoofdgroepelementen van zijn periode, een positie die wordt aangeduid met 15. In termen van de elektronische configuratie van zijn atomen bezit elk stikstofgroepelement een buitenste schil van vijf elektronen . In elk geval bezetten deze een buitenste zo orbitaal volledig (met twee elektronen) en dragen één elektron bij aan elk van de drie buitenste p orbitalen (de orbitalen zijn elektronengebieden binnen het atoom en de letteraanduidingen, s, p, d , en f , wordt gebruikt om verschillende orbitale klassen aan te duiden). De rangschikking van buitenste elektronen in de atomen van de stikstofelementen levert dus drie halfgevulde buitenste orbitalen op die, door interactie met halfgevulde orbitalen van de atomen van andere elementen, drie covalente bindingen kunnen vormen. De andere atomen kunnen de gedeelde elektronen meer of minder sterk aantrekken dan de stikstofgroepatomen; daarom kunnen de laatste positieve of negatieve ladingen krijgen en in oxidatietoestanden van +3 of −3 in hun verbindingen voorkomen. In dit opzicht zijn de stikstofelementen gelijk.
Een andere overeenkomst tussen de stikstofelementen is het bestaan van een ongedeeld, of eenzaam, elektronenpaar, dat overblijft nadat de drie covalente bindingen, of hun equivalent, zijn gevormd. Door dit eenzame paar kan het molecuul werken als een elektronenpaardonor bij de vorming van moleculaire additieverbindingen en -complexen. De beschikbaarheid van het eenzame paar hangt af van verschillende factoren, zoals de relatieve grootte van het atoom, de gedeeltelijke lading in het molecuul, de ruimtelijke kenmerken van andere groepen in het molecuul en het tot nu toe slecht begrepen fenomeen dat het inerte paareffect wordt genoemd. . Dit effect bestaat uit een neiging voor de gepaarde zo elektronen in de buitenste schil van de zwaardere atomen van een hoofdgroep om chemisch niet-reactief te blijven. Hierdoor is het elektronenpaar-donerende vermogen van de elementen van de stikstofgroep niet uniform in de hele groep; het is waarschijnlijk het grootst bij stikstof, minder bij de tussenliggende elementen en niet aanwezig bij bismut.
