تفاعلات عناصر المجموعة الخامسة

المجموعة الخامسة، والتي تعرف بأنها عائلة النيتروجين. تحتوي عائلة النيتروجين على العناصر التالية: عنصر النيتروجين (N) وعنصر الفوسفور (P) وعنصر الزرنيخ (As) وعنصر الأنتيمون (Sb) وعنصر البزموث (Bi) وعنصر الموسكوفيوم (Mc).

معلومات عامة عن عناصر المجموعة الخامسة:

• جميع عناصر المجموعة الخامسة لها بناء إلكتروني ns2np3 في غلافها الخارجي، حيث n تساوي الرقم الكمي الرئيسي.

• تقع عائلة النيتروجين في الغلاف الفرعي p في المجموعة الخامسة.

• يظهر النيتروجين في صورة جزيء النيتروجين (N2) ويمتلك درجة غليان مقدارها (77.3 كلفن).

• 78٪ من الغلاف الجوي عبارة عن نيتروجين متوافر على شكل جزيء N2.

• نسبة N14/N15 تساوي 272.

• تستخدم مركبات N15 في دراسات التتبع.

• الرابطة الثلاثية N = N مسؤولة عن السلوك الخامل ل N2.

• يتم تحضير N2 بإسالة وتجزئة الهواء.

•  هناك عدة مصادر للفسفور مثل H3PO4، وعنصر الفسفور كان موجودا على شكل فلورواباتيت (Ca5 (PO4)3F)، وهيدروكسيباتيت (Ca5 (PO4) 3OH.

• يمكن الحصول على حامض الفوسفوريك: Ca5 (PO4) 3F + 5H2SO4 → 3H3PO4 + 5CaSO4 + HF

• ينتج P4 من خلال التفاعل الآتي: Ca5 (PO4) 2+ 6SiO2 + 10C 6CaSiO3 + 10CO + P4، حيث يُحفظ P4 تحت الماء لمنع تفاعله مع الهواء.

وعند التفاعل مع الهواء يتم التفاعل كما في المعادلة الآتية:   P4 + O2 → P4O10، وعند تفاعل الناتج (P4O10) مع الماء:            P4O10 + H2O → H3PO4

• وجد عنصر As على شكل خام (AS4S4) و (arsenopyrite FeAsS)، كما أنه ينتج عبر التفاعل الآتي: FeAsS → FeS + As.

• وجد عنصر Sb على شكل (Sb2S3)، كما أنه ينتج عبر التفاعل الآتي:  Sb2S3 + Fe → Sb + FeS.

• ليس هناك تفاعل بين النيتروجين مع الهواء تحت الظروف الطبيعية.

• لا يتفاعل النيتروجين مع الماء، وحتى عند خلط النيتروجين مع الماء، فلا يحدث ذوبان إلا حوالي 0.018 غرام منه في لتر واحد من الماء عند درجة 20 ْس، وضغط مقداره واحد ضغط جوي. 

• ليس هناك تفاعل بين النيتروجين والحموض تحت الظروف الطبيعية.

• ليس هناك تفاعل بين غاز النيتروجين والقواعد تحت الظروف الطبيعية.

تفاعلات عناصر المجموعة الخامسة مع الهيدروجين:

تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين:

يتفاعل غاز النيتروجين مع غاز الهيدروجين بوجود عامل الضغط وعامل الحرارة لإنتاج غاز الأمونيا، كما في التفاعل الآتي:

3H2(g) + N2(g) → 2NH3(g)

تفاعل الفسفور مع الهيدروجين:

يتفاعل الفسفور مع الهيدروجين من خلال التفاعل الآتي:

P4(s)+2H2(g) → 4PH3 (g).

تفاعل الزرنيخ مع الهيدروجين:

يتفاعل الزرنيخ مع الهيدروجين من خلال التفاعل الآتي:

2AsH₃ ⇄ 3H₂ + 2As.

الأنتمون مع الهيدروجين:

يتفكك مركب الستيبين (SbH3) كما في التفاعل الآتي لإنتاج الأنتمون وغاز الهيدروجين:

2SbH3 ← 3H2 + 2Sb

البزموث مع الهيدروجين:

يتفكك مركب كما في التفاعل الآتي لإنتاج البزموت مع غاز الهيدروجين:  2BiH₃ → 3 H₂ + 2Bi

(ΔH_f‘^o_gas = −278 كيلو جول لكل مول).

تفاعلات عناصر المجموعة الخامسة مع الهالوجينات:

تفاعل النيتروجين مع الهالوجينات:

• يتفاعل النيتروجين مع عنصر الفلور لإنتاج ثلاثي فلوريد النيتروجين (NF₃) كما في المعادلة التالية: 2(NF₃) → N₂ + 3F_2.

• يتفاعل النيتروجين مع عنصر الكلور لإنتاج ثلاثي كلوريد النيتروجين (NCl₃) كما في المعادلة الآتية: N2 + 3Cl2 → 2NCl3.

• يتفاعل النيتروجين مع عنصر البروم لإنتاج ثلاثي بروميد النيتروجين (NBr₃) كما في المعادلة الآتية: N2 + 3Br2 → 2NBr3.

• يتفاعل النيتروجين مع عنصر اليود لإنتاج ثلاثي يوديد النيتروجين (NI₃) كما في المعادلة الآتية:  2NI3 ← N2 + 3 I2.

تفاعل الفسفور مع الهالوجينات:

• يتفاعل الفسفور الأبيض مع الفلور في درجة حرارة الغرفة لإنتاج فلوريد الفسفور (PF3) كما في المعادلة الآتية: P4 + 6F2 → 4PF3.

• يتفاعل الفسفور الأبيض مع الكلور في درجة حرارة الغرفة لإنتاج كلوريد الفسفور (PCl3) كما في المعادلة الآتية:  P4 + 6Cl2 → 4PCl3.

• يتفاعل الفسفور الأبيض مع البروم في درجة حرارة الغرفة لإنتاج كلوريد الفسفور (PBr3) كما في المعادلة الآتية:  P4 + 6Br2 → 4PBr3.

• يتفاعل الفسفور الأبيض مع اليود في درجة حرارة الغرفة لإنتاج يوديد الفسفور (PI3) كما في المعادلة الآتية:  P4 + 6I2 → 4PI3.

• عند تفاعل الفسفور الأبيض مع اليود بوجود ثاني كبريتيد الكربون (CS2) فإن الناتج يكون على شكل (P₂I₄) وهو عبارة عن يوديد الفسفور.

تفاعل الزرنيخ والهالوجينات:

• في الظروف العادية يتفاعل الزرنيخ مع غاز الفلور لإنتاج خامس فلوريد الزرنيخ بالصيغة التالية (AsF5) عبر المعادلة التالية: 2As + 5F2 → 2AsF5.

• عند الظروف الخاصة يتفاعل الزرنيخ مع غاز الفلور لإنتاج ثالث فلوريد الزرنيخ (AsF3) كما في المعادلة التالية: 2As + 3F2 → 2AsF3.

• عند الظروف الخاصة يتفاعل الزرنيخ مع غاز الكلور لإنتاج ثالث كلوريد الزرنيخ (AsCl3) كما في المعادلة الآتية: 2As + 3Cl2 → 2AsCl3.

• عند الظروف الخاصة يتفاعل الزرنيخ مع غاز البروم لإنتاج ثالث بروميد الزرنيخ (AsBr3) كما في المعادلة الآتية: 2As + 3Br2 → 2AsBr3.

• عند الظروف الخاصة يتفاعل الزرنيخ مع غاز اليود لإنتاج ثالث يوديد الزرنيخ (AsI3) كما في المعادلة الآتية: 2As + 3I2 → 2AsI3.

تفاعل الإنتمون مع الهالوجينات:

• عند تفاعل الإنتمون مع غاز الفلور ينتج ثالث فلوريد الأنتمون (SbF3) كما في المعادلة التالية: Sb + 3F2 → 2SbF3

• عند تفاعل الإنتمون مع غاز الكلور ينتج ثالث كلوريد الأنتمون (SbCl3) كما في المعادلة التالية: Sb + Cl2 → SbCl3

• عند تفاعل الإنتمون مع غاز البروم ينتج ثالث بروميد الأنتمون (SbBr3) كما في المعادلة التالية:  Br2 + Sb → SbBr3

• أما بالنسبة لتفاعل الإنتمون مع اليود فهنالك ثلاثة نواتج محتملة اعتمادا على الكمية: الناتج الأول: 5I2 + 2Sb → Sb2I5، والناتج الثاني: 3I2 + Sb → SbI3، والناتج الثالث: 3I2 + 2Sb → Sb2I3

تفاعل البزموت مع الهالوجينات:

• عند تفاعل الفلور مع البزموث، يتكون فلوريد البزموث (BiF3) كما في المعادلة التالية:

2Bi + 3F2 → 2BiF3

• عند تفاعل الكلور مع البزموث، يتكون كلوريد البزموث (BiCl3) كما في المعادلة الآتية:

2Bi + 3Cl2 → 2BiCl3 

• عند تفاعل البروم مع البزموت، يتكون بروميد البزموث (BiBr3)

BiBr3 ← Bi + Br2

• عند تفاعل اليود مع البزموت يتكون يوديد البزموت (BiI3).

تفاعل عناصر المجموعة الخامسة مع الأكسجين:

تفاعل النيتروجين مع الأكسجين:

تفاعل النيتروجين مع الأكسجين ينتج أكسيد النيتروجين من خلال التفاعل الآتي:

O2 + N2 → 2NO

تفاعل الفسفور مع الأكسجين:

عند تفاعل الفسفور الأبيض مع الأكسجين ينتج بينتوكسيد الفوسفور كما في المعادلة التالية:

P4 + 5O2 → P4O10

تفاعل الزرنيخ مع الأكسجين:

عند تفاعل الزرنيخ مع الأكسجين ينتج أكسيد الزرنيخ الثلاثي علما أن هذا الأكسيد يتواجد في الطبيعة، التفاعل يتم كما في المعادلة التالية:

2As + 3/2O₂ → As₂O₃

تفاعل الإنتمون مع الأكسجين:

عند تفاعل الإنتمون مع الأكسجين ينتج أكسيد الأنتمون الثلاثي كما في المعادلة التالية:

4Sb + 3O₂ → 2Sb₂O₃

تفاعل البزموث مع الأكسجين:

عند تفاعل البزموث مع الأكسجين ينتج أكسيد البزموت الثلاثي، كما في التفاعل الآتي:

2Bi + 3/2 O₂ → Bi₂O₃