氮族元素danzuyuansu

位于周期表第VA族，包括氮N、磷P、砷As、锑Sb、铋Bi 5种元素，统称为氮族元素。从氮到铋依次由非金属—半金属—金属组成，是典型的主族元素，砷、锑、铋也称做砷分族。自然界的氮绝大部分以单质状态存在于空气中，磷均以化合物形态存在，最重要的是磷矿石，主要成分为Ca₃(PO₄)₂。自然界的砷、锑、铋主要以硫化物矿存在，如雄黄As4S4，雌黄As2S3，辉锑矿Sb₂S₃，辉铋矿Bi₂S₃等。氮族元素的基本性质及其递变关系见表1。

表1 氮族元素的基本性质

表2 氮族元素单质的物理性质

元 素	单质化学式	色 态	密度/g·cm-3	熔点/℃	沸点/℃	溶 解 性
N P As	N2 P4	无色气体或液体 黑磷： 黑色固体	气1.2506(g·L-1) 2.7	-209.86	-195.8	不溶于CS2
		红磷： 无定形粉末	2.34	590	200	溶于无水乙醇
		紫磷： 单斜晶体	2.36	590
		白（黄）磷： 蜡状固体	1.82	44.1	280	溶于碱、 氨、 有机溶 剂
	As （灰）	灰色金属光泽， 六方或 正交晶体	5.727	817 (28Pa)	613 （升华）	溶于HNO3
	As （黑）	黑色玻璃状， 无定形	4.73			270℃以上变灰砷
	As4	黄色固体， 立方晶体	2.026	358 （分解）		溶于苯或CS2中
Sb	Sb （灰） Sb （黄）	银白色金属， 六方晶形 黄色透明固体	6.684	630.5	1750	溶于浓热H2SO4 极不稳定， 溶于CS2
	Sb （黑）	黑色固体	5.3			不稳定， 微热转灰锑
Bi	Bi	银白色或微红色金属	9.80	271.3	1560±5	溶于热 H2SO4或 HNO3

氮族元素中，氮、磷是非金属元素； 锑、铋是金属元素； 砷处于两者之间，具有两性或称准金属元素。从氮到铋表现出性质的递变，是由非金属到金属的一个完整过渡。氮族元素的价电子层结构为ns₂,np₃，根据其在周期表中的位置可知，本族元素要完全获得3个电子，形成-3价的离子是较困难的。只有氮、磷可形成极少数离子型固态化合物： 氮化锂Li₃N，氮化镁Mg₃N₂，磷化钙Ca₃P₂等。这些固态化合物，只存于干态，遇水即强烈水解，在溶液中不存在N^3-,P^3-的简单水合离子。一般是与电负性较小元素化合形成氧化数为-Ⅲ价的共价化合物，这种趋势从氮到铋逐渐减小。除氨外，其他二元氢化物均不稳定。而本族元素形成正价趋势较强，与电负性较大的元素主要形成氧化数为+Ⅲ,+Ⅴ的共价化合物。在它们氧化数为+Ⅲ的化合物内，化学键只包括3个p电子，氧化数为+Ⅴ，则包括s和p电子。由于“惰性电子对”效应，随原子序数增加，2个6s电子特别稳定，由磷到铋表现为+Ⅲ价的特性逐渐增强。+Ⅲ价铋的化合物在溶液内可产生离子。+Ⅲ价化合物比+Ⅴ价的稳定。氮、磷常见是+Ⅴ价化合物。砷、锑的+Ⅲ,+Ⅴ价化合物都是常见的。氮族元素单质的物理性质见表2。
氮和磷是生命的重要元素，分别占人体总质量的2.4%和0.9%。它们也是植物生长的重要营养元素，它们的化合物主要用做肥料。氮肥大多是氮的化合物，如硝酸钾、硝酸铵、氨水、碳铵等； 磷肥主要是无机磷酸盐。硝酸及其盐是制作炸药、染料和许多其他化工产品的重要原料。砷用做农药，锑、铋主要用于制作合金。氮族元素及其化合物在各方面都有着广泛的应用，在理论研究和国民经济中都有十分重要的意义。