الرئيسية » مواضيع مميزة » المجموعة الخامسة- المجموعة الخامسة عشر- النكتوجينات

المجموعة الخامسة- المجموعة الخامسة عشر- النكتوجينات

مقدمة
تحتوي المجموعة الخامسة عشر على العناصر التالية : النيتروجين (N) ،الفوسفور (P) ، الزرنيخ (As) ، الأنتيمون (Sb) ، البزموث (Bi) . و تتميز هذه المجموعة بتوزيع عناصرها الإلكتروني الذي ينتهي بالصيغة ns2 np3 . و يلاحظ في هذه المجموعة أن الصفات الفلزية تزداد مع ازدياد العدد الذري ، و يلاحظ أيضا التدرج في الخصائص و الصفات كلما انتقلنا من النيتروجين إلى البزموث .
فالنيتروجين و الفوسفور تعتبر عناصر لا فلزية ، بينما الزرنيخ و الأنتيمون عناصر شبه فلزية و البزموث عنصر فلزي. يوجد النيتروجين حرا في الطبيعة على شكل N2 ، كما يوجد و بكميات كبيرة على شكل مركب غير عضوي وهو نترات النيتروجين يعرف باسم ملح شيلي . يمكن تحضير النيتروجين في المختبر من خلال تفاعل نتريت الصوديوم مع كلوريد الأمونيوم و من ثم تسخين نتريت الأمونيوم:

NH4Cl + NaNO2 → NaCl + NH4NO2
NH4NO2 → N2 + 2H2O

أما الفوسفور فهو لا يوجد حرا في الطبيعة و لكنه يوجد في شكل مركبات عدة من بينها فوسفات الكالسيوم مثلا ، و أيضا يوجد في العديد من المعادن مثل

الأباتيت Ca5X(PO4)3 .

الخصائص العامة
1 – مدارها الأخير يحتوي على خمسة إلكترونات .
2 – تعرف هذه المجموعة باسم النيكتوجينات أو الخانقات بالعربية.
3 – يشكل النيتروجين 78% من الغلاف الجوي .
4 – أكثر عناصر المجموعة انتشارا في القشرة الأرضيه هو الفوسفور .
5 – حيث أن الفلك p نصف ممتليء فإن هذه العناصر تعتبر مستقرة .
6 – النيتروجين مادة غازية بينما الفوسفور و الزرنيخ و البزموث موادا صلبة.
7 – يوجد النيتروجين على شكل جزى ثنائي الذره برابطة ثلاثية N≡N .
8 – توجد العناصر الفوسفور و الزرنيخ و الأنتيمون على شكل جزيء رباعي الذرات و تركيبه الهندسي رباعي الأوجه .
9 – الحجم الذري يزداد في المجموعة من أعلى لأسفل .
10 – بسبب حجم النيتروجين الصغير نسبيا فإنه يمتك كهرسالبية عالية.
11 – الكهرسالبية تقل في المجموعة من أعلى لأسفل .
12 – درجة الانصهار في المجموعة تزداد من النيتروجين إلى الزرنيخ و من ثم تنخفض .
13 – بسبب الحجم الكبير و الخصائص الفلزية للانتيمون و البزموث فإن درجة حرارة انصهارهما تكون منخفضة.
14 – يوجد للفوسفور ثلاثة حالات تآصلية و هي الفوسفور الأبيض و الأحمر و الأسود.
15 – يظهر الفوسفور حالة تأكسد -3 في بعض المركبات مثل Zn3P2 .
16 – يظهر النيتروجين عدة حالات تأكسد.

 

هيدريدات عناصر المجموعة الخامسة عشر
يمكن لعناصر المجموعة الخامسة أن تتفاعل مع الهيدروجين تشكل هيدريدات من نوع MH3 ، مع وجود اختلافات في الخصائص الكيميائية و الفيزيائية فيما بينها . فعند دراستها يلاحظ بأن درجات غليانها تزداد كلما انتقلنا في المجموعة من أعلى لأسفل مع وجود حالة شاذه و هي الأمونيا NH3 حيث درجات غليانها مرتفة بسبب وجود الرابطة الهيدروجينية H…N-H . كما أنه يلاحظ بأن زاوية الرابطة H-M-H تقل كلما انتقلنا في المجموعة من أعلى لأسفل وكذلك الإستقرارية الحرارية تقل من أعلى لاسفل أيضا . ومن أشهر تلك المركبات الأمونيا NH3 و الفوسفين PH3 ، الزرنيخين AsH3 ، الأنتيمونين SbH3 والبزموثين BiH3 . و يمكن تحضير الهيدريدات تقريبا بنفس الطريقة و ذلك عن طريق إما تميؤ المركبات الثنائية لتلك العناصر أو من خلال تفاعلها مع الحموض المخففة .

Mg3N2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3
Ca3P2 + 6HCl → 3CaCl2 + 2PH3

و عند دراسة هيدريدات المجموعة الخامسة عشر يلاحظ ما يلي :
1 – استقرارية الهيدريدات تقل كلما انتقلنا في المجموعة من أسفل لأعلى أي أن NH3 أكثر استقرارا من BiH3 ، لأن حجم الذرة المركزية يزداد و بالتالي تصبح الرابطة الفلز-الهيدروجين أكثر ضعفا .
2 – الخاصية الإختزالية للهيدريدات تزداد تدريجيا من أعلى لأسفل ، لذلك يلاحظ أن الأنتيمونين و البزموثين عوامل مختزلة قوية.
3 – الأمونيا NH3 و الفوسفين PH3 غازان متطايران و عديمان اللون .
4 – الاستقرارية الحرارية لتلك الهيدريدات تقل من أعلى لأسفل المجموعة لذلك نجد بأن أقلها استقرارا هو BiH3 بسبب الانخفاض في طاقة الرابطة M-H .
5 – لجميع تلك الهيدريدات شكل هرمي مع تواجد زوج من الإلكترونات على الذرة المركزية . و بسبب تواجد تلك الإلكترونات فإن تلك الهيدريدات ممكن اعتبارها قواعد لويس. و يمكن ترتيب تلك الهيدريدات حسب قوتها القاعدية كما يلي :

NH3 > PH3 > AsH3 > SbH3 > BiH3

6 – بسبب الفارق العالي في الكهرسالبية بين النيتروجين و الهيدروجين ، فإن الأمونيا قادر على تشكيل روابط هيدروجينية .

هاليدات عناصر المجموعة الخامسة عشر
يمكن لعناصر المجموعة الخامسة أن تتفاعل مع الهالوجينات لتشكيل الهاليدات الثلاثية و الخماسية . فالهاليدات الثلاثية يكون تهجينها من نوع sp3 و تركيبها الهندسي رباعي الأوجه الممدد أو هرمي . بينما الهاليدات الخماسية يكون تهجينها من نوع sp3d و شكلها البنائى هرمي ثنائي مزدوج. يمكن تميؤ الهاليدات الثلاثية بتفاعلها مع الماء ، حيث تقل عملية التميؤ في المجموعة من أعلى لأسفل، فنلاحظ بأن NCl3 يتميأ بسهوله و لكن تكون هناك صعوبة في عملية تميؤ SbCl3 و BiCl3 . و نلاحظ هنا إلى أنه لا يمكن تميؤ NF3 بسبب عدم تواجد فلك d فارغ مع النيتروجين ، و أيضا لا يمكن تميؤ PF3 و PF5 لأن الرابطة P-F أقوى من الرابطة التساهمية P-O .
نتائج تميؤ بعض هاليدات عناصر هذه المجموعة يمكن توضيحها من خلال التفاعلات التالية :

NCl3 + 3H2O → NH3 + 3HOCl
PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl
2AsCl3 + 3H2O → As2O3 + 6HCl
BiCl3 + H2O → BiOCl + 2HCl

و ما عدا NF3 يلاحظ أن هاليدات النيتروجين غير مستقرة و تتفكك بعنف شديد . فثلاثي فلوريد النيتروجين NF3 مادة مستقرة و خاملة ، بينما مادة ثلاثي كلوريد النيتروجين شديدة الانفجار و خطيرة جدا.
ثلاثي فلوريد أو ثلاثي كلوريد الفوسفور أو الأنتيمون يمكن اعتبارها حموضا ودرجة الحموضة تقل في المجموعة كلما انتقلنا من أعلى لأسفل :

PCl3 > AsCl3 > SbCl3

كما أن النيتروجين لا يمكن أن يكوِّن خماسي الهاليد بسبب عدم توفر فلك d فارغ. خماسي كلوريد الفوسفور PCl5 غير مستقر بسبب طول الروابط المحورية و بالتالي ضعفها ، و عليه يتفكك خماسي كلوريد الفوسفور إلى PCl3 و Cl2 .

PCl5 ⇋ PCl3 + Cl2

و عند تميؤ خماسي كلوريد الفوسفور PCl5 ينتج حمض الأورثوفوسفوريك.

PCl5 + 4H2O → H3PO4 + 5HCl

إن عدم استقرارية مادة خماسي كلوريد الفوسفور PCl5 تجعله لأن يكون عامل كلورة ممتاز . جميع خماسي الألدهيدات تعتبر حموضا لأنها يمكن أن تستقبل زوجا من الإلكترونات من أيون الهاليد .
كما أن مادة خماسي كلوريد الفوسفور PCl5 تعتبر مركبا أيونيا و تتفاعل مع الرطوبة لذك يجب حفظها في زجاجات محكمة الإغلاق .
و بسبب كبر حجم ذرات اليود و الفارق البسيط في الكهرسالبية بين اليود و الفوسفور فإنه لا يمكن أن توجد PI5 .

النيتريدات و الفوسفيدات
هناك بعض الفلزات النشطة مثل الليثيوم و فلزات المجموعة الثانية يمكن أن تكون النيتريدات و التي تحتوي على أيون النيتريد N3 ، و عند تميؤ تلك المواد فإنها تنتج الأمونيا .

Li3N + 3H2O → NH3 + 3Li+ + 3OH

و يمكن للفوسفور و الزرنيخ أن تشكل الفوسفيدات و الزرنيخيدات و التي عند تميؤها تنتج PH3 و AsH3 .

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

عنبر Ambergris

مادة شمعية ذات تركيب معقد و رائحة مميزة لطيفة لونها اسود أو رصاصي مع خطوط …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.