Общая характеристика элементов подгруппы азота

В главную подгруппу пятой группы входят азот (N), фосфор (P), мышьяк (As), сурьма (Sb) и висмут (Bi).

Сверху вниз в подгруппе от азота к висмуту неметаллические свойства уменьшаются, а металлические свойства и радиус атомов ― увеличиваются. Азот, фосфор, мышьяк являются неметаллами, а сурьма относится к металлам.

Подгруппа азота

Сравнительные характеристики	7N азот	15Р фосфор	33As мышьяк	51Sb сурьма	83Bi висмут
Электронное строение	1S22S22p3	…3S23p3	…3d104S24p3	…4d105S25p3	…4f145d106S26p3
Степень окисления	-1, -2, -3, +1, +2, +3, +4, +5	-3, +1, +3, +4,+5	-3, +3, +5
Электро-отрицательность	3,07	2,10	2,20	1,82	1,67
Нахождение в природе	В свободном состоянии ― в атмосфере (N2 ― азот), в связанном ― в составе NaNO3 ― чилийская селитра; КNO3 ― индийская селитра	Ca3(РО4)2 ― фосфорит, Ca5(РО4)3(ОН) ― гидрооксилапатит, Ca5(РО4)3F ― фторапатит	As2S3 ― аурипигмент, As4S4 ― рельгар, FeAsS ― арсенопирит	Sb2S3 ― антимонит или сурьмяный блеск	Bi2S3 ― висмутин или висмутовый блеск, Bi2О3 ― бисмит или висмутовая охра
Содержание в земной коре, массовая доля, %	0,04	8,0·10-2	5·10-4	5·10-5	2·10-5
Аллотропические формы при обычных условиях	Азот (одна форма)	Белый, красный, черный фосфор	Металлический (серый) мышьяк	Серая сурьма	Висмут (одна форма)
Агрегатное состояние	Газ	Кристаллические вещества	Металлоподобное кристаллическое вещество	Металлоподобное кристаллическое вещество	Мягкий металл

Важнейшие формы кислотных оксидов элементов этой подгруппы Э₂О₃ и Э₂О₅, им соответствуют кислоты НЭО₂ или Н₃ЭО₃, и НЭО₂ или Н₃ЭО₄:

• N₂⁺³O₃ → HN⁺³O₂ (азотистая кислота);

• N₂⁺⁵O₅ → HN⁺⁵O₃ (азотная кислота);

• (фосфористые кислоты);

• (фосфорная кислота).

Элементы подгруппы азота образуют газообразные водородные соединения (NH₃ ― аммиак, РН₃ ― фосфин).

Водные растворы аммиака и фосфина представляют собой слабые основания:

NH₃ + Н₂О ↔ NH₄ОН ↔ NH₄⁺ + ОН^- (гидроксид аммония);

РH₃ + Н₂О ↔ РH₄ОН ↔ РH₄⁺ + ОН^- (гидроксид фосфония).

Биологическая роль азота и фосфора

Азот играет исключительно важную роль в жизни растений, поскольку входит в состав аминокислот, белков и хлорофилла, витаминов группы В, ферментов, активизирующих обмен веществ. Поэтому недостаток азота в почве отрицательно сказывается на растениях, и в первую очередь на содержание хлорофилла в листьях, из-за чего они бледнеют. Овощные растения потребляют от 50 до 250 кг азота на 1 гектар площади почвы. Больше всего азота находится в цветах, молодых листьях и плодах. Важнейшим источником азота для растений являются азотные удобрения ― это в основном нитрат аммония и сульфат аммония. Следует отметить также особую роль азота как составной части воздуха ― важнейшего компонента живой природы.

Ни один из химических элементов не принимает столь активного и многообразного участия в жизненных процессах растительных и животных организмов, как фосфор. Он является составной частью нуклеиновых кислот, входит в состав некоторых ферментов и витаминов.

У животных и человека в костях сосредоточено до 90 % фосфора, в мышцах ― до 10 %, в нервной ткани ― около 1 % (в виде неорганических и органических соединений). В мышцах, печени, мозге и других органах фосфор находится в виде фосфатидов и фосфорных эфиров. Фосфор принимает участие в мышечных сокращениях и в построении мышечной и костной ткани.

Людям, занимающимся умственным трудом, необходимо употреблять повышенное количество фосфора, чтобы не допустить истощения нервных клеток, которые функционируют с повышенной нагрузкой именно при умственном труде. При недостатке фосфора понижается работоспособность, развивается невроз, нарушается обмен веществ. Недостаток фосфора может быть пополнен употреблением таких овощей и фруктов, как салат, шпинат, щавель, фасоль, морковь, томаты, баклажаны, огурцы, сладкий перец, клубника, абрикосы. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты фосфором мясо, мозг, говяжья печень, рыба, яйца, молокопродукты.