بنيكتوجين

الموسوعة الحرة

النيتروجينات
هيدروجين الهيليوم
الليثيوم البريليوم البورون الكربون نتروجين الأكسجين الفلور نيون
الصوديوم المغنيسيوم الألومنيوم السيليكون الفوسفور الكبريت الكلور الأرجون
البوتاسيوم الكالسيوم سكانديوم التيتانيوم الفاناديوم الكروم المنغنيز حديد الكوبالت النيكل نحاس الزنك الجاليوم الجرمانيوم الزرنيخ السيلينيوم البروم كريبتون
الروبيديوم السترونشيوم الإيتريوم الزركونيوم النيوبيوم الموليبدينوم تكنيشيوم الروثينيوم الروديوم البلاديوم فضي الكادميوم إنديوم القصدير الأنتيمون التيلوريوم اليود زينون
السيزيوم الباريوم اللانثانوم السيريوم براسيوديميوم نيوديميوم بروميثيوم الساماريوم اليوروبيوم الغادولينيوم التربيوم الديسبروسيوم هولميوم الإربيوم الثوليوم الإيتربيوم اللوتيتيوم الهافنيوم التنتالوم التنغستن رينيوم الأوزميوم الإيريديوم البلاتين ذهب الزئبق (عنصر) الثاليوم يقود البزموت البولونيوم استاتين رادون
الفرانسيوم الراديوم الأكتينيوم الثوريوم بروتكتينيوم اليورانيوم النبتونيوم البلوتونيوم الأمريسيوم كوريوم بِركيليوم كاليفورنيوم أينشتاينيوم فيرميوم مندليفيوم نوبليوم اللورنسيوم رذرفورديوم الدبنيوم سيبورجيوم بوريوم هاسيوم مايتنيريوم دارمشتاديوم رونتجينيوم كوبرنيسيوم النيهونيوم فليروفيوم موسكوفيوم ليفرموريوم تينيسي أوجانيسون
مجموعة الكربون ←   → الكالكوجينات
رقم المجموعة IUPAC 15
الاسم حسب العنصر مجموعة النيتروجين
اسم تافه النيتروجينات، البنتيلات
رقم مجموعة CAS
(الولايات المتحدة، النمط ABA)
 في ايه
رقم IUPAC القديم
(أوروبا، النمط AB)
 اللغة الإنجليزية: VB
↓  الفترة
2
الصورة: سكب النيتروجين السائل
النيتروجين (N)
7 غير معدني آخر
3
الصورة: بعض أشكال الفوسفور
الفوسفور (P)
15 غير معدني آخر
4
الصورة: الزرنيخ في شكل معدني
الزرنيخ (As)
33 شبه فلزي
5
الصورة: بلورات الأنتيمون
الأنتيمون (Sb)
51 شبه معدني
6
الصورة: بلورات البزموت بعد تجريدها من طبقة الأكسيد
البزموت (Bi)
83 معادن أخرى
7 موسكوفيوم (Mc)
115 معدن آخر

أسطورة

العنصر البدائي
عنصر اصطناعي

النيتروجينات [ 1] (/ˈpnɪktədʒən / أو / ˈnɪktədʒən / ؛ من اليونانية القديمة : πνῑ́γω " يخنق " و- gen، "مولد") هي العناصر الكيميائية في المجموعة  15 من الجدول الدوري . تُعرف هذه المجموعة أيضًا باسم مجموعة النيتروجين أو عائلة النيتروجين . تتكون المجموعة 15 من عناصر النيتروجين ( N ) والفوسفور ( P ) والزرنيخ ( As) والأنتيمون (Sb) والبزموت (Bi) والموسكوفيوم ( Mc).

منذ عام 1988، أطلق عليها الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية اسم المجموعة 15. وقبل ذلك، كانت تسمى في أمريكا المجموعة الخامسة أ ، وذلك بسبب نص كتبه إتش سي ديمينج وشركة سارجنت ويلش العلمية ، بينما كانت تسمى في أوروبا المجموعة الخامسة ب ، والتي أوصى بها الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية في عام 1970. [2] (تُنطق "المجموعة الخامسة أ" و"المجموعة الخامسة ب"؛ "V" هو الرقم الروماني 5). وفي فيزياء أشباه الموصلات ، لا تزال تسمى عادةً المجموعة الخامسة. [3] يأتي "الخمسة" ("V") في الأسماء التاريخية من " خماسي التكافؤ " للنيتروجين ، والذي ينعكس في القياس الكمي للمركبات مثل N 2 O 5. كما تم تسميتها أيضًا بالخماسيات .

صفات

كيميائي

مثل المجموعات الأخرى، تظهر أعضاء هذه العائلة أنماطًا مماثلة في التوزيع الإلكتروني ، وخاصة في أغلفة التكافؤ الخاصة بها ، مما يؤدي إلى اتجاهات في السلوك الكيميائي.

ز عنصر عدد الالكترونات في كل غلاف
7 نتروجين 2, 5
15 الفوسفور 2، 8، 5
33 الزرنيخ 2، 8، 18، 5
51 الأنتيمون 2، 8، 18، 18، 5
83 البزموت 2، 8، 18، 32، 18، 5
115 موسكوفيوم 2، 8، 18، 32، 32، 18، 5
(متوقع)

تتميز هذه المجموعة بخاصية مميزة حيث يحتوي كل عنصر مكون على 5 إلكترونات في غلاف التكافؤ الخاص به، أي إلكترونين في الغلاف الفرعي s و3 إلكترونات غير مقترنة في الغلاف الفرعي p. وبالتالي، فهي تنقصها 3 إلكترونات لملء غلاف التكافؤ الخاص بها في حالتها غير المؤينة . رمز مصطلح راسل-ساندرز للحالة الأساسية في جميع العناصر في المجموعة هو 4 S 3 ⁄ 2 .

العناصر الأكثر أهمية في هذه المجموعة للحياة على الأرض هي النيتروجين (N)، والذي في شكله الثنائي هو المكون الرئيسي للهواء، والفوسفور (P)، والذي، مثل النيتروجين، ضروري لجميع أشكال الحياة المعروفة.

المركبات

يمكن الإشارة إلى المركبات الثنائية للمجموعة بشكل جماعي باسم البنيكتيدات . تمتد الخصائص المغناطيسية لمركبات البنيكتيد إلى حالات الأنظمة الديامغناطيسية (مثل BN أو GaN) والأنظمة المرتبة مغناطيسيًا (MnSb هو بارامغناطيسي في درجات حرارة مرتفعة ومغناطيسي حديدي في درجة حرارة الغرفة)؛ المركبات الأولى عادة ما تكون شفافة والأخيرة معدنية. تشمل البنيكتيدات الأخرى مجموعة البنيكتيدات الرئيسية الثلاثية للأرض النادرة (RE). تكون هذه في شكل RE a M b Pn c ، حيث M هو عنصر مجموعة الكربون أو مجموعة البورون و Pn هو أي بنيكتوجين باستثناء النيتروجين. هذه المركبات بين المركبات الأيونية والتساهمية وبالتالي لها خصائص رابطة غير عادية. [4]

تتميز هذه العناصر أيضًا بثباتها في المركبات بسبب ميلها إلى تكوين روابط تساهمية مزدوجة وروابط ثلاثية . تؤدي هذه الخاصية لهذه العناصر إلى سميتها المحتملة ، والتي تتجلى بشكل أكثر وضوحًا في الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون. عندما تتفاعل هذه المواد مع مواد كيميائية مختلفة في الجسم، فإنها تخلق جذورًا حرة قوية لا تتم معالجتها بسهولة بواسطة الكبد، حيث تتراكم. ومن المفارقات أن نفس الرابطة القوية تسبب انخفاض سمية النيتروجين والبزموت (عند وجودهما في الجزيئات)، لأن هذه الروابط القوية مع الذرات الأخرى يصعب تقسيمها، مما يخلق جزيئات غير تفاعلية للغاية. على سبيل المثال، يتم استخدام N 2 ، الشكل ثنائي الذرة للنيتروجين، كغاز خامل في المواقف التي يكون فيها استخدام الأرجون أو أي غاز نبيل آخر مكلفًا للغاية.

يتم تسهيل تكوين الروابط المتعددة من خلال إلكترونات التكافؤ الخمسة الخاصة بها ، حيث تسمح قاعدة الثمانية للبنيكتوجين بقبول ثلاثة إلكترونات في الرابطة التساهمية. نظرًا لأن 5  >  3، فإنه يترك إلكترونين غير مستخدمين في زوج وحيد ما لم تكن هناك شحنة موجبة حولها (كما هو الحال في [NH 4 ] + ). عندما يشكل البنيكتوجين ثلاث روابط أحادية فقط ، فإن تأثيرات الزوج الوحيد تؤدي عادةً إلى هندسة جزيئية هرمية ثلاثية الأضلاع .

حالات الأكسدة

تميل النيتروجينات الخفيفة (النيتروجين والفوسفور والزرنيخ) إلى تكوين شحنات −3 عند اختزالها، مما يكمل ثمانيتها. عند الأكسدة أو التأين، تأخذ النيتروجينات عادةً حالة أكسدة +3 (عن طريق فقدان جميع الإلكترونات الثلاثة في غلاف p في غلاف التكافؤ) أو +5 (عن طريق فقدان جميع الإلكترونات الثلاثة في غلاف p وكلا إلكترونين في غلاف s في غلاف التكافؤ). ومع ذلك، من المرجح أن تشكل النيتروجينات الأثقل حالة أكسدة +3 من النيتروجينات الأخف وزناً بسبب استقرار إلكترونات غلاف s بشكل أكبر. [5]

-3 حالة الأكسدة

يمكن أن تتفاعل البنيكتوجينات مع الهيدروجين لتكوين هيدريدات البنيكتوجين مثل الأمونيا . بالنزول إلى أسفل المجموعة، إلى الفوسفين (الفوسفين)، والأرسين (الأرسين)، والستيبان (الستيبين)، وأخيرًا البزموتان (البزموتين)، يصبح كل هيدريد بنيكتوجين أقل استقرارًا تدريجيًا (أقل استقرارًا)، وأكثر سمية، وله زاوية هيدروجين-هيدروجين أصغر (من 107.8 درجة في الأمونيا [6] إلى 90.48 درجة في البزموتان). [7] (أيضًا، من الناحية الفنية، فقط الأمونيا والفوسفان لديهما البنيكتوجين في حالة الأكسدة -3 لأنه بالنسبة لبقية العناصر، يكون البنيكتوجين أقل كهرسلبية من الهيدروجين.)

تشمل المواد الصلبة البلورية التي تحتوي على مركبات النيتروجين المختزلة بالكامل نتريد الإتريوم ، وفوسفيد الكالسيوم ، وزرنيخيد الصوديوم ، وأنتيمونيد الإنديوم ، وحتى الأملاح المزدوجة مثل فوسفيد إنديوم الغاليوم والألومنيوم . وتشمل هذه أشباه الموصلات III-V ، بما في ذلك زرنيخيد الغاليوم ، ثاني أكثر أشباه الموصلات استخدامًا بعد السيليكون.

حالة الأكسدة +3

يشكل النيتروجين عددًا محدودًا من مركبات III المستقرة. لا يمكن عزل أكسيد النيتروجين (III) إلا في درجات حرارة منخفضة، وحمض النيتروز غير مستقر. ثلاثي فلوريد النيتروجين هو ثلاثي هاليد النيتروجين المستقر الوحيد، حيث يكون ثلاثي كلوريد النيتروجين وثلاثي بروميد النيتروجين وثلاثي يوديد النيتروجين متفجرًا - ثلاثي يوديد النيتروجين حساسًا للصدمات لدرجة أن لمسة ريشة تنفجر به (الثلاثة الأخيرة تتميز بالفعل بالنيتروجين في حالة أكسدة -3). يشكل الفوسفور أكسيد III + وهو مستقر في درجة حرارة الغرفة، وحمض الفوسفور ، والعديد من هاليدات الثلاثية ، على الرغم من أن ثلاثي يوديد غير مستقر. يشكل الزرنيخ مركبات III + مع الأكسجين مثل الزرنيخ وحمض الزرنيخ وأكسيد الزرنيخ (III) ، ويشكل جميع هاليدات الثلاثية الأربعة. يشكل الأنتيمون أكسيد الأنتيمون (III) والأنتيمونيت ولكن ليس أحماض الأكسجين. ثلاثي هاليداته، ثلاثي فلوريد الأنتيمون ، ثلاثي كلوريد الأنتيمون ، ثلاثي بروميد الأنتيمون ، وثلاثي يوديد الأنتيمون ، مثل جميع ثلاثي هاليدات البنيكتوجين، كل منها له هندسة جزيئية هرمية ثلاثية .

حالة الأكسدة +3 هي حالة الأكسدة الأكثر شيوعًا للبيزموت لأن قدرته على تكوين حالة الأكسدة +5 تعوقها الخصائص النسبية على العناصر الثقيلة ، وهي تأثيرات أكثر وضوحًا فيما يتعلق بالموسكوفيوم. يشكل البزموت (III) أكسيدًا وأكسيكلوريد وأكسينيتريت وكبريتيد . ومن المتوقع أن يتصرف الموسكوفيوم (III) بشكل مشابه للبيزموت (III). ومن المتوقع أن يشكل الموسكوفيوم جميع هاليدات الثلاثية الأربعة، والتي من المتوقع أن تكون جميعها قابلة للذوبان في الماء باستثناء ثلاثي الفلوريد. [8] ومن المتوقع أيضًا أن يشكل أوكسيكلوريد وأوكسيبروميد في حالة الأكسدة +III.

حالة الأكسدة +5

بالنسبة للنيتروجين، فإن الحالة +5 تعمل عادةً كتفسير رسمي فقط لجزيئات مثل N 2 O 5 ، حيث تتسبب السالبية الكهربية العالية للنيتروجين في تقاسم الإلكترونات بالتساوي تقريبًا. [ يحتاج إلى توضيح ] مركبات النيتروجين ذات الرقم التناسقي  5 هي مركبات فائقة التكافؤ . فلوريد النيتروجين (V) نظري فقط ولم يتم تصنيعه. الحالة "الحقيقية" +5 أكثر شيوعًا بالنسبة للنيتروجينات النموذجية غير النسبية بشكل أساسي الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون ، كما هو موضح في أكاسيدها، أكسيد الفوسفور (V) وأكسيد الزرنيخ (V) وأكسيد الأنتيمون (V) ، وفلوريداتها، فلوريد الفوسفور (V) وفلوريد الزرنيخ (V) وفلوريد الأنتيمون (V) . كما أنها تشكل أنيونات الفلورايد ذات الصلة، وهي سداسي فلورو فوسفات ، وسداسي فلورو زرنيخات ، وسداسي فلورو أنتيمونات ، والتي تعمل كأنيونات غير منسقة . حتى أن الفوسفور يشكل هاليدات أكسيد مختلطة، تُعرف باسم هاليدات الأكسي ، مثل أوكسي كلوريد الفوسفور ، وخماسي هاليدات مختلطة، مثل ثلاثي فلورو ثنائي كلوريد الفوسفور . توجد مركبات خماسي ميثيل بنيكتوجين (V) للزرنيخ والأنتيمون والبزموت . ومع ذلك ، بالنسبة للبزموت، تصبح حالة الأكسدة +5 نادرة بسبب الاستقرار النسبي لمدارات 6s المعروفة باسم تأثير الزوج الخامل ، بحيث تكون إلكترونات 6s مترددة في الارتباط كيميائيًا. يتسبب هذا في عدم استقرار أكسيد البزموت (V) [9] وأن يكون فلوريد البزموت (V) أكثر تفاعلية من خماسي فلوريدات النيتروجين الأخرى، مما يجعله عامل فلورة قوي للغاية . [10] هذا التأثير أكثر وضوحًا بالنسبة للموسكوفيوم، مما يمنعه من الوصول إلى حالة أكسدة +5.

حالات الأكسدة الأخرى
  • يشكل النيتروجين مجموعة متنوعة من المركبات مع الأكسجين حيث يمكن للنيتروجين أن يأخذ مجموعة متنوعة من حالات الأكسدة، بما في ذلك +II، +IV، وحتى بعض المركبات ذات التكافؤ المختلط وحالة الأكسدة +VI غير المستقرة للغاية .
  • في الهيدرازين والديفوسفان والمشتقات العضوية لكليهما، تكون ذرات النيتروجين أو الفوسفور في حالة أكسدة -2. وعلى نحو مماثل، يكون للدي إيميد ، الذي يحتوي على ذرتي نيتروجين مرتبطتين برابطة مزدوجة مع بعضهما البعض، ومشتقاته العضوية ، النيتروجين في حالة أكسدة -1.
    • وبالمثل، يحتوي الريلجار على روابط زرنيخ-زرنيخ، وبالتالي فإن حالة أكسدة الزرنيخ هي +II.
    • المركب المقابل للأنتيمون هو Sb 2 (C 6 H 5 ) 4 ، حيث تكون حالة أكسدة الأنتيمون +II.
  • يملك الفوسفور حالة أكسدة +1 في حمض الفوسفوريك وحالة أكسدة +4 في حمض الفوسفوريك .
  • رباعي أكسيد الأنتيمون هو مركب مختلط التكافؤ ، حيث أن نصف ذرات الأنتيمون تكون في حالة الأكسدة +3، والنصف الآخر يكون في حالة الأكسدة +5.
  • من المتوقع أن يكون للموسكوفيوم تأثير زوج خامل لكل من الإلكترونات 7s و7p 1/2 ، حيث أن طاقة ربط الإلكترون الوحيد 7p 3/2 أقل بشكل ملحوظ من طاقة ربط الإلكترونات 7p 1/2 . ومن المتوقع أن يتسبب هذا في أن تكون +I حالة أكسدة شائعة للموسكوفيوم، على الرغم من حدوثها أيضًا بدرجة أقل بالنسبة للبزموت والنيتروجين. [11]

بدني

تُجسّد العناصر البنيتوجينية التحول من اللافلزات إلى الفلزات في الجدول الدوري: عنصر ثنائي الذرة غازي (N)، وعنصران يُظهِران العديد من الأشكال المتآصلة ذات الموصلية والتركيبات المختلفة (P وAs)، ثم عنصران على الأقل يشكلان هياكل معدنية فقط في الكتلة (Sb وBi؛ وربما Mc أيضًا). جميع العناصر في المجموعة صلبة في درجة حرارة الغرفة ، باستثناء النيتروجين الذي يكون غازيًا في درجة حرارة الغرفة. النيتروجين والبيزموث، على الرغم من كونهما عنصرين بنيتوجين، يختلفان كثيرًا في خصائصهما الفيزيائية. على سبيل المثال، في ظروف STP ، يكون النيتروجين غازًا شفافًا غير معدني، بينما يكون البزموت معدنًا أبيض فضيًا. [12]

تزداد كثافة النيكوتوجينات باتجاه النيكوتوجينات الأثقل. تبلغ كثافة النيتروجين 0.001251 جم/سم 3 عند درجة حرارة قياسية. [12] تبلغ كثافة الفوسفور 1.82 جم/سم 3 عند درجة حرارة قياسية، وكثافة الزرنيخ 5.72 جم/سم 3 ، وكثافة الإثمد 6.68 جم/سم 3 ، وكثافة البزموت 9.79 جم/سم 3 . [13]

تبلغ نقطة انصهار النيتروجين -210 درجة مئوية ونقطة غليانه -196 درجة مئوية. تبلغ نقطة انصهار الفوسفور 44 درجة مئوية ونقطة غليانه 280 درجة مئوية. الزرنيخ هو أحد عنصرين فقط يتساميان عند الضغط القياسي؛ ويحدث ذلك عند 603 درجة مئوية. تبلغ نقطة انصهار الإثمد 631 درجة مئوية ونقطة غليانه 1587 درجة مئوية. تبلغ نقطة انصهار البزموت 271 درجة مئوية ونقطة غليانه 1564 درجة مئوية. [13]

البنية البلورية للنيتروجين سداسية الشكل . البنية البلورية للفوسفور مكعبية الشكل . الزرنيخ والأنتيمون والبزموت جميعها لها هياكل بلورية معينية الشكل . [13]

نووي

تحتوي جميع النيتروجينات حتى الأنتيمون على نظير مستقر واحد على الأقل ؛ لا يحتوي البزموت على نظائر مستقرة، ولكن لديه نظير مشع بدائي بنصف عمر أطول بكثير من عمر الكون ( 209Bi ) ؛ وجميع النظائر المعروفة للموسكوفيوم صناعية ومشعة للغاية. بالإضافة إلى هذه النظائر، توجد آثار من 13N و 32 P و 33 P في الطبيعة، جنبًا إلى جنب مع نظائر البزموت المختلفة (بخلاف 209Bi ) في سلاسل اضمحلال الثوريوم واليورانيوم.

تاريخ

كان مركب النيتروجين سال أمونياك (كلوريد الأمونيوم) معروفًا منذ عهد المصريين القدماء. في ستينيات القرن الثامن عشر، قام عالمان، هما هنري كافنديش وجوزيف بريستلي ، بعزل النيتروجين من الهواء، لكن لم يدرك أي منهما وجود عنصر غير مكتشف. لم يدرك دانييل رذرفورد أن الغاز كان في الواقع نيتروجين إلا بعد عدة سنوات، في عام 1772. [14]

اكتشف الكيميائي هينينج براندت الفوسفور لأول مرة في هامبورغ عام 1669. أنتج براندت العنصر عن طريق تسخين البول المتبخر وتكثيف بخار الفوسفور الناتج في الماء. اعتقد براندت في البداية أنه اكتشف حجر الفلاسفة ، لكنه أدرك في النهاية أن هذا لم يكن الحال. [14]

عُرفت مركبات الزرنيخ منذ ما لا يقل عن 5000 عام، وقد تعرف اليوناني القديم ثيوفراستوس على معادن الزرنيخ المسماة الريغالار والأوربيمنت . وقد اكتشف ألبرتوس ماغنوس الزرنيخ الأولي في القرن الثالث عشر . [14]

كان الإثمد معروفًا لدى القدماء. يوجد مزهرية عمرها 5000 عام مصنوعة من الإثمد النقي تقريبًا في متحف اللوفر . كانت مركبات الإثمد تستخدم في الأصباغ في العصر البابلي . ربما كان معدن الإثمد ستيبنيت أحد مكونات النار اليونانية . [14]

تم اكتشاف البزموت لأول مرة بواسطة أحد علماء الكيمياء في عام 1400. وفي غضون 80 عامًا من اكتشاف البزموت، كان له تطبيقات في الطباعة والتوابيت المزخرفة . كما استخدم الإنكا البزموت في السكاكين بحلول عام 1500. كان يُعتقد في الأصل أن البزموت هو نفس الرصاص، ولكن في عام 1753، أثبت كلود فرانسوا جوفري أن البزموت يختلف عن الرصاص. [14]

تم إنتاج الموسكوفيوم بنجاح في عام 2003 عن طريق قصف ذرات الأمريسيوم 243 بذرات الكالسيوم 48. [14]

الأسماء وأصولها

مصطلح "بنيكتوجين" (أو "بنيغوجين") مشتق من الكلمة اليونانية القديمة πνίγειν ( pnígein ) والتي تعني "الاختناق"، في إشارة إلى خاصية الاختناق أو الخنق لغاز النيتروجين. [15] ويمكن استخدامه أيضًا كوسيلة مساعدة للذكريات لأكثر عنصرين شيوعًا، P وN. اقترح الكيميائي الهولندي أنطون إدوارد فان أركيل مصطلح "بنيكتوجين" في أوائل الخمسينيات من القرن العشرين. كما يُهجأ أيضًا "بنيكوجين" أو "بنيغوجين". مصطلح "pnictogen" أكثر ندرة من مصطلح "pnictogen"، ونسبة الأوراق البحثية الأكاديمية التي تستخدم "pnictogen" إلى تلك التي تستخدم "pnicogen" هي 2.5 إلى 1. [4] يأتي من الجذر اليوناني πνιγ- (خنق، خنق)، وبالتالي فإن كلمة "pnictogen" هي أيضًا إشارة إلى الأسماء الهولندية والألمانية للنيتروجين ( stikstof و Stickstoff ، على التوالي، "مادة خانقة": أي مادة في الهواء، غير داعمة للتنفس). وبالتالي، يمكن ترجمة "pnictogen" إلى "صانع الاختناق". تأتي كلمة "pnictide" أيضًا من نفس الجذر. [15]

في السابق، كان اسم pentels (من الكلمة اليونانية πέντε ، ​​pénte ، أي خمسة) يستخدم أيضًا لهذه المجموعة. [16]

الحدوث

مجموعة من عينات النيتروجين

يشكل النيتروجين 25 جزءًا في المليون من قشرة الأرض ، و5 أجزاء في المليون من التربة في المتوسط، و100 إلى 500 جزء في تريليون من مياه البحر، و78% من الهواء الجاف. يوجد معظم النيتروجين على الأرض في غاز النيتروجين، ولكن توجد بعض معادن النترات . يشكل النيتروجين 2.5% من وزن الإنسان النموذجي. [ بحاجة لمصدر ]

يشكل الفوسفور 0.1% من قشرة الأرض، مما يجعله العنصر الحادي عشر الأكثر وفرة . يتكون الفوسفور من 0.65 جزء في المليون من التربة و15 إلى 60 جزءًا في المليار من مياه البحر. يوجد 200 مليون طن من الفوسفات المتاحة على الأرض. يشكل الفوسفور 1.1% من وزن الإنسان النموذجي. [14] يوجد الفوسفور في معادن عائلة الأباتيت ، وهي المكونات الرئيسية لصخور الفوسفات.

يشكل الزرنيخ 1.5 جزء في المليون من قشرة الأرض، مما يجعله العنصر الثالث والخمسين الأكثر وفرة. تحتوي التربة على 1 إلى 10 أجزاء في المليون من الزرنيخ، وتحمل مياه البحر 1.6 جزء في المليار من الزرنيخ. يشتمل الزرنيخ على 100 جزء في المليار من وزن الإنسان النموذجي. يوجد بعض الزرنيخ في شكل عنصري، ولكن يوجد معظم الزرنيخ في معادن الزرنيخ أوربيمنت ، وريلغار ، وأرسينوبيريت ، وإينارجيت . [14]

يشكل الإثمد 0.2 جزء في المليون من قشرة الأرض، مما يجعله العنصر الثالث والستين الأكثر وفرة. تحتوي التربة على جزء واحد في المليون من الإثمد في المتوسط، وتحتوي مياه البحر على 300 جزء في تريليون في المتوسط. يحتوي الإنسان النموذجي على 28 جزءًا في المليار من الإثمد حسب الوزن. يوجد بعض الإثمد العنصري في رواسب الفضة. [14]

يشكل البزموت 48 جزءًا في المليار من قشرة الأرض، مما يجعله العنصر السبعين الأكثر وفرة. تحتوي التربة على ما يقرب من 0.25 جزءًا في المليون من البزموت، وتحتوي مياه البحر على 400 جزء في تريليون من البزموت. يوجد البزموت غالبًا في شكل معدن البزموتيت ، ولكن يوجد البزموت أيضًا في شكل عنصري أو خامات كبريتيد. [14]

الموسكوفيوم هو عنصر صناعي لا يحدث بشكل طبيعي.

إنتاج

نتروجين

يمكن إنتاج النيتروجين عن طريق التقطير الجزئي للهواء. [17]

الفوسفور

الطريقة الأساسية لإنتاج الفوسفور هي اختزال الفوسفات بالكربون في فرن القوس الكهربائي . [18]

الزرنيخ

يتم تحضير أغلب الزرنيخ عن طريق تسخين معدن الزرنيخ في وجود الهواء. ويشكل هذا المركب As 4 O 6 ، والذي يمكن استخلاص الزرنيخ منه عن طريق الاختزال بالكربون. ومع ذلك، من الممكن أيضًا صنع الزرنيخ المعدني عن طريق تسخين الزرنيخ عند درجة حرارة تتراوح من 650 إلى 700 درجة مئوية بدون أكسجين. [19]

الأنتيمون

بالنسبة لخامات الكبريتيد، تعتمد الطريقة التي يتم بها إنتاج الإثمد على كمية الإثمد الموجودة في الخام. إذا كان الخام يحتوي على 25% إلى 45% من الإثمد بالوزن، فيتم إنتاج الإثمد الخام عن طريق صهر الخام في فرن الصهر . إذا كان الخام يحتوي على 45% إلى 60% من الإثمد بالوزن، فيتم الحصول على الإثمد عن طريق تسخين الخام، والمعروف أيضًا باسم التصفية. يتم إزاحة الخامات التي تحتوي على أكثر من 60% من الإثمد بالوزن كيميائيًا باستخدام برادة الحديد من الخام المنصهر، مما ينتج عنه معدن غير نقي.

إذا احتوى خام أكسيد الإثمد على أقل من 30% من الإثمد بالوزن، يتم اختزال الخام في فرن الصهر. وإذا احتوى الخام على ما يقرب من 50% من الإثمد بالوزن، يتم اختزال الخام بدلاً من ذلك في فرن عاكس .

يتم صهر خامات الأنتيمون الممزوجة بالكبريتيدات والأكاسيد في فرن الصهر. [20]

البزموت

توجد معادن البزموت، وخاصة في شكل كبريتيدات وأكاسيد، ولكن من الأكثر اقتصادية إنتاج البزموت كمنتج ثانوي لصهر خامات الرصاص أو، كما هو الحال في الصين، خامات التنغستن والزنك. [21]

موسكوفيوم

يتم إنتاج الموسكوفيوم بعدد قليل من الذرات في كل مرة في مسرعات الجسيمات عن طريق إطلاق شعاع من أيونات الكالسيوم 48 على الأمريسيوم 243 حتى تندمج النوى. [22]

التطبيقات

الدور البيولوجي

النيتروجين هو أحد مكونات الجزيئات المهمة للحياة على الأرض، مثل الحمض النووي والأحماض الأمينية . توجد النترات في بعض النباتات، بسبب البكتيريا الموجودة في عقد النبات. يُرى هذا في النباتات البقولية مثل البازلاء [ بحاجة لتوضيح ] أو السبانخ والخس. [ بحاجة لمصدر ] يحتوي الإنسان النموذجي الذي يزن 70 كجم على 1.8 كجم من النيتروجين. [14]

يوجد الفوسفور على شكل فوسفات في المركبات المهمة للحياة، مثل الحمض النووي و ATP . يستهلك البشر ما يقرب من 1 جرام من الفوسفور يوميًا. [25] يوجد الفوسفور في الأطعمة مثل الأسماك والكبد والديك الرومي والدجاج والبيض. نقص الفوسفات هو مشكلة تُعرف باسم نقص فوسفات الدم . يحتوي الإنسان النموذجي الذي يزن 70 كجم على 480 جرامًا من الفوسفور. [14]

يعزز الزرنيخ النمو لدى الدجاج والجرذان، وقد يكون ضروريًا للإنسان بكميات صغيرة . وقد ثبت أن الزرنيخ مفيد في استقلاب حمض الأرجينين الأميني . يوجد 7 ملغ من الزرنيخ في الإنسان النموذجي الذي يزن 70 كجم. [14]

لا يُعرف أن للأنتيمون دورًا بيولوجيًا. تمتص النباتات كميات ضئيلة فقط من الأنتيمون. يوجد ما يقرب من 2 مليجرام من الأنتيمون في الإنسان النموذجي الذي يزن 70 كجم. [14]

لا يُعرف أن البزموت له دور بيولوجي. يتناول البشر في المتوسط ​​أقل من 20 ميكروجرامًا من البزموت يوميًا. يوجد أقل من 500 ميكروجرام من البزموت في الإنسان النموذجي الذي يزن 70 كجم. [14]

إن الموسكوفيوم غير مستقر للغاية بحيث لا يوجد في الطبيعة أو يكون له دور بيولوجي معروف. لا يوجد الموسكوفيوم عادة في الكائنات الحية بأي كمية ذات معنى.

سمية

غاز النيتروجين غير سام تمامًا ، ولكن استنشاق غاز النيتروجين النقي مميت، لأنه يسبب اختناق النيتروجين . [23] يمكن أن يؤدي تراكم فقاعات النيتروجين في الدم، مثل تلك التي قد تحدث أثناء الغوص ، إلى حالة تُعرف باسم "الانحناءات" ( مرض تخفيف الضغط ). كما أن العديد من مركبات النيتروجين مثل سيانيد الهيدروجين والمتفجرات القائمة على النيتروجين خطيرة للغاية. [14]

الفوسفور الأبيض ، وهو أحد أشكال الفوسفور، سام، حيث أن جرعة 1 ملغ لكل كيلوغرام من وزن الجسم تعتبر جرعة مميتة. [12] عادة ما يقتل الفوسفور الأبيض البشر في غضون أسبوع من الابتلاع عن طريق مهاجمة الكبد . يمكن أن يؤدي استنشاق الفوسفور في شكله الغازي إلى مرض صناعي يسمى " الفك الفوسفوري "، والذي يأكل عظم الفك. الفوسفور الأبيض قابل للاشتعال بدرجة كبيرة أيضًا. يمكن لبعض مركبات الفوسفور العضوية أن تمنع بشكل مميت بعض الإنزيمات في جسم الإنسان. [14]

الزرنيخ العنصري سام، كما هو الحال مع العديد من مركباته غير العضوية ؛ ومع ذلك، يمكن لبعض مركباته العضوية أن تعزز النمو في الدجاج. [12] الجرعة المميتة من الزرنيخ لشخص بالغ نموذجي هي 200 ملغ ويمكن أن تسبب الإسهال والقيء والمغص والجفاف والغيبوبة. تحدث الوفاة بسبب التسمم بالزرنيخ عادة في غضون يوم واحد. [14]

يعتبر الإثمد سامًا بدرجة معتدلة. [23] بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يسبب النبيذ المنقوع في حاويات الإثمد القيء . [12] عند تناوله بجرعات كبيرة، يسبب الإثمد القيء لدى الضحية، الذي يبدو أنه يتعافى قبل أن يموت بعد عدة أيام. يلتصق الإثمد ببعض الإنزيمات ويصعب إزالته. يعتبر ستيبين ، أو SbH 3 ، أكثر سمية بكثير من الإثمد النقي. [14]

البزموت نفسه غير سام إلى حد كبير ، على الرغم من أن تناول الكثير منه يمكن أن يتلف الكبد. لم يتم الإبلاغ إلا عن وفاة شخص واحد بسبب التسمم بالبزموت. [14] ومع ذلك، فإن استهلاك أملاح البزموت القابلة للذوبان يمكن أن يحول اللثة إلى اللون الأسود. [12]

يعتبر الموسكوفيوم غير مستقر للغاية بحيث لا يتمكن من إجراء أي تفاعلات كيميائية سامة.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2005). تسمية الكيمياء غير العضوية (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005). كامبريدج (المملكة المتحدة): RSC – IUPAC . ISBN  0-85404-438-8 . ص 51. النسخة الإلكترونية.
  2. ^ فلوك، إي (1988). "ترميزات جديدة في الجدول الدوري" (PDF) . الكيمياء البحتة والتطبيقية . 60 (3): 431–6. doi :10.1351/pac198860030431. S2CID  96704008.
  3. ^ Adachi, S., ed. (2005). Properties of Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors . Wiley Series in Materials for Electronic & Optoelectronic Applications. المجلد 15. هوبوكين، نيوجيرسي: جون وايلي وأولاده. Bibcode :2005pgii.book.....A. ISBN 978-0470090329.
  4. ^ "Pnicogen – Molecule of the Month". جامعة بريستول
  5. ^ Boudreaux, Kevin A. "المجموعة 5A — The Pnictogens". قسم الكيمياء، جامعة أنجيلو ستيت، تكساس
  6. ^ Greenwood, NN; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. p. 423. ISBN 0-7506-3365-4.
  7. ^ Jerzembeck W, Bürger H, Constantin L, Margulès L, Demaison J, Breidung J, Thiel W (2002). "Bismuthine BiH 3 : Fact or Fiction? High-Resolution Infrared, Millimeter-Wave, and Ab Initio Studies". Angew. Chem. Int. Ed . 41 (14): 2550–2552. doi :10.1002/1521-3773(20020715)41:14<2550::AID-ANIE2550>3.0.CO;2-B. PMID  12203530.
  8. ^ فريك، بوركارد (1975). "العناصر الثقيلة للغاية: التنبؤ بخصائصها الكيميائية والفيزيائية". التأثير الحديث للفيزياء على الكيمياء غير العضوية . البنية والترابط. 21 : 89-144. doi :10.1007/BFb0116498. ISBN 978-3-540-07109-9تم الاسترجاع بتاريخ 4 أكتوبر 2013 .
  9. ^ سكوت، توماس؛ إيجلستون، ماري (1994). موسوعة الكيمياء المختصرة . والتر دي جرويتر. ص. 136. ISBN 978-3-11-011451-5.
  10. ^ جرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر (الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان . ص 561-563. رقم ISBN 978-0-08-037941-8.
  11. ^ كيلر، أو إل جونيور؛ سي دبليو نيستور جونيور (1974). "الخصائص المتوقعة للعناصر الثقيلة للغاية. العنصر 115، إيكا-بيسموت" (PDF) . مجلة الكيمياء الفيزيائية . 78 (19): 1945. doi :10.1021/j100612a015.
  12. ^ abcdefghijklmn جراي، ثيودور (2010). العناصر .
  13. ^ abc Jackson, Mark (2001), Periodic Table Advanced , BarCharts Publishing, Incorporated, ISBN 1572225424
  14. ^ abcdefghijklmnopqrst Emsley, John (2011), Nature's Building Blocks , ISBN 978-0-19-960563-7
  15. ^ ab Girolami, Gregory S. (2009). "أصل مصطلحي Pnictogen وPnictide". مجلة التعليم الكيميائي . 86 (10). الجمعية الكيميائية الأمريكية : 1200. Bibcode :2009JChEd..86.1200G. doi :10.1021/ed086p1200.
  16. ^ هولمان، أرنولد فريدريك؛ ويبرج، إيجون (2001)، ويبرج، نيلز (محرر)، الكيمياء غير العضوية ، ترجمة إيجلسون، ماري؛ بروير، ويليام، سان دييغو/برلين: أكاديميك بريس/دي جرويتر، ص. 586، ISBN 0-12-352651-5
  17. ^ ساندرسون، ر. توماس (1 فبراير 2019). "النيتروجين – التعريف والرمز والاستخدامات والخصائص والعدد الذري والحقائق". الموسوعة البريطانية .
  18. ^ "الفوسفور (عنصر كيميائي)". موسوعة بريتانيكا . 11 أكتوبر 2019.
  19. ^ "الزرنيخ (عنصر كيميائي)". موسوعة بريتانيكا . 11 أكتوبر 2019.
  20. ^ Butterman, C.; Carlin, Jr., JF (2003). Mineral Commodity Profiles: Antimony. United States Geological Survey.
  21. ^ بيل، تيرينس. "الملف المعدني: البزموت". About.com . مؤرشف من الأصل في 5 يوليو 2012.
  22. ^ Oganessian, Yu Ts; Utyonkov, VK (9 مارس 2015). "أبحاث العناصر الثقيلة للغاية". تقارير عن التقدم في الفيزياء . 78 (3): 3. Bibcode :2015RPPh...78c6301O. doi :10.1088/0034-4885/78/3/036301. PMID  25746203.
  23. ^ abc كيان، سام (2011)، الملعقة المختفية ، ترانسوورلد، ISBN 9781446437650
  24. ^ هوانغ، جيا؛ هوانغ، تشيونغ؛ ليو، مين؛ تشين، كياو هوي؛ آي، كيلونج (فبراير 2022). "أدوية نانوية ناشئة من كالكوجينيدات البزموت لعلاج السرطان بالإشعاع". Frontiers in Pharmacology . 13 : 844037. doi : 10.3389/fphar.2022.844037 . PMC 8894845. PMID  35250594 . 
  25. ^ "الفوسفور في النظام الغذائي". MedlinePlus . المكتبة الوطنية للطب التابعة للمعهد الوطني للصحة. 9 أبريل 2020.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=النيكتوجين&oldid=1245213756"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate