البنيكتوجين
| ↓ فترة | ||||
|---|---|---|---|---|
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 5 | ||||
| 6 | ||||
| 7 | موسكوفيوم (Mc) 115 معدن آخر | |||
أسطورة
| ||||
البنيكتوجين [ 1 ] ( يُلفظ / ˈ ( p ) nɪktədʒən / ؛ من اليونانية القديمة πνίγω ( pnígō ) بمعنى " يخنق " و- gen بمعنى " مولد " ) هو أي عنصر من العناصر الكيميائية في المجموعة 15 من الجدول الدوري . تُعرف المجموعة 15 أيضًا باسم مجموعة النيتروجين أو عائلة النيتروجين . تتكون المجموعة 15 من عناصر النيتروجين (N)، والفوسفور (P)، والزرنيخ (As)، والأنتيمون (Sb)، والبزموت ( Bi ) ، والموسكوفيوم (Mc).
أطلق الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) عليها اسم المجموعة 15 منذ عام 1988. قبل ذلك، كانت تُعرف في أمريكا باسم المجموعة الخامسة أ (Group VA) ، نسبةً إلى كتابٍ لهيرمان هانز كريستيان ديمينغ وشركة سارجنت-ويلش العلمية ، بينما كانت تُعرف في أوروبا باسم المجموعة الخامسة ب (Group V B) ، وهو الاسم الذي أوصى به الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية عام 1970. [ 2 ] (تُنطق "المجموعة الخامسة أ" و"المجموعة الخامسة ب"؛ و"V" هو الرقم الروماني 5). في فيزياء أشباه الموصلات ، لا تزال تُعرف عادةً باسم المجموعة الخامسة ( Group V ) . [ 3 ] يُشير الرقم "خمسة" (" V ") في الأسماء التاريخية إلى " خماسية التكافؤ " للنيتروجين، والتي تنعكس في التركيب الكيميائي لمركبات مثل N2O5 . وقد أُطلق عليها أيضًا اسم البنتيل .
صفات
المواد الكيميائية
مثل المجموعات الأخرى، تُظهر أفراد هذه العائلة أنماطًا مماثلة في التكوين الإلكتروني ، لا سيما في أغلفة التكافؤ الخاصة بهم، مما يؤدي إلى اتجاهات في السلوك الكيميائي.
| Z | عنصر | الإلكترونات لكل 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 بوجود خمسة إلكترونات في غلاف التكافؤ لكل عنصر من عناصرها ، أي إلكترونان في الغلاف الفرعي s وثلاثة إلكترونات منفردة في الغلاف الفرعي p. ولذلك، ينقصها ثلاثة إلكترونات لملء غلاف التكافؤ في حالتها غير المتأينة . رمز راسل-سوندرز للحالة الأرضية لجميع عناصر المجموعة هو 4S³⁄² .
أهم عناصر هذه المجموعة للحياة على الأرض هي النيتروجين (N)، الذي يشكل في شكله ثنائي الذرة المكون الرئيسي للهواء، والفوسفور (P)، الذي، مثل النيتروجين، ضروري لجميع أشكال الحياة المعروفة.
المركبات
يمكن الإشارة إلى المركبات الثنائية لهذه المجموعة مجتمعةً باسم البنيكتيدات . تتراوح الخصائص المغناطيسية لمركبات البنيكتيدات بين الأنظمة غير المغناطيسية (مثل BN أو GaN) والأنظمة المغناطيسية المرتبة (يُعدّ MnSb بارامغناطيسيًا عند درجات الحرارة المرتفعة ومغناطيسيًا حديديًا عند درجة حرارة الغرفة)؛ وعادةً ما تكون المركبات الأولى شفافة، بينما تكون الأخيرة معدنية. تشمل البنيكتيدات الأخرى النوع الثلاثي من البنيكتيدات التي تحتوي على عناصر الأرض النادرة (RE) من المجموعة الرئيسية. وتأخذ هذه البنيكتيدات الصيغة RE<sub> a</sub> M <sub>b </sub>Pn<sub> c </sub>، حيث M عنصر من مجموعة الكربون أو البورون ، وPn أي عنصر من عناصر البنيكتوجين باستثناء النيتروجين. تقع هذه المركبات بين المركبات الأيونية والتساهمية ، وبالتالي تتميز بخصائص ترابط غير عادية. [ 4 ]
تُعرف هذه العناصر أيضًا بثباتها في المركبات نظرًا لميلها لتكوين روابط تساهمية ثنائية وثلاثية . وتؤدي هذه الخاصية إلى سميتها المحتملة ، والتي تتجلى بوضوح في الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون. فعندما تتفاعل هذه المواد مع مواد كيميائية مختلفة في الجسم، تُنتج جذورًا حرة قوية يصعب على الكبد معالجتها، حيث تتراكم. ومن المفارقات، أن هذه الروابط القوية نفسها تُقلل من سمية النيتروجين والبزموت (في الجزيئات)، لأن هذه الروابط القوية مع الذرات الأخرى يصعب كسرها، مما يُنتج جزيئات غير نشطة للغاية. فعلى سبيل المثال، يُستخدم غاز النيتروجين ثنائي الذرة ( N₂ ) كغاز خامل في الحالات التي يكون فيها استخدام الأرجون أو أي غاز نبيل آخر مكلفًا للغاية.
يُسهّل وجود خمسة إلكترونات تكافؤ تكوين روابط متعددة، بينما تسمح قاعدة الثمانية لعنصر البنيكتوجين باستقبال ثلاثة إلكترونات في الرابطة التساهمية. ولأن 5 > 3، يتبقى إلكترونان غير مستخدمين في زوج إلكتروني حر، ما لم تكن هناك شحنة موجبة محيطة (كما في [ NH₄ ] ⁺ ). عندما يُكوّن عنصر البنيكتوجين ثلاث روابط أحادية فقط ، فإن تأثيرات الزوج الإلكتروني الحر تُؤدي عادةً إلى هندسة جزيئية هرمية ثلاثية .
حالات الأكسدة
تميل عناصر البنيكتوجين الخفيفة (النيتروجين والفوسفور والزرنيخ) إلى تكوين شحنة سالبة (-3) عند اختزالها، مُكملةً بذلك غلافها الإلكتروني الخارجي (الثمانية). وعند أكسدتها أو تأينها، تتخذ عناصر البنيكتوجين عادةً حالة أكسدة +3 (بفقدانها جميع إلكترونات الغلاف p الثلاثة في غلاف التكافؤ) أو +5 (بفقدانها جميع إلكترونات الغلاف p الثلاثة وإلكتروني الغلاف s في غلاف التكافؤ). ومع ذلك، فإن عناصر البنيكتوجين الأثقل أكثر عرضةً لتكوين حالة الأكسدة +3 من العناصر الأخف نظرًا لاستقرار إلكترونات الغلاف s فيها بشكل أكبر. [ 5 ]
حالة الأكسدة -3
تتفاعل عناصر المجموعة البنكتوجينية مع الهيدروجين لتكوين هيدريدات البنكتوجين مثل الأمونيا . وبالانتقال إلى أسفل المجموعة، من الفوسفان (الفوسفين)، إلى الأرسين (الأرسين)، ثم الستيبان (الستيبين)، وأخيرًا البزموثان (البزموثين)، يصبح كل هيدريد من هيدريدات البنكتوجين أقل استقرارًا (أكثر عدم استقرارًا)، وأكثر سمية، وتكون زاوية الهيدروجين-الهيدروجين فيه أصغر (من 107.8 درجة في الأمونيا [ 6 ] إلى 90.48 درجة في البزموثان). [ 7 ] (أيضًا، من الناحية الفنية، الأمونيا والفوسفان فقط هما اللذان يحتويان على عنصر البنكتوجين في حالة الأكسدة -3، لأن عنصر البنكتوجين في العناصر الأخرى أقل كهرسلبية من الهيدروجين).
تشمل المواد الصلبة البلورية التي تحتوي على عناصر النيتروجين المختزلة بالكامل نتريد الإيتريوم ، وفوسفيد الكالسيوم ، وأرسينيد الصوديوم ، وأنتيمونيد الإنديوم ، وحتى الأملاح المزدوجة مثل فوسفيد الألومنيوم والغاليوم والإنديوم . وتشمل هذه المواد أشباه الموصلات من النوع III-V ، بما في ذلك أرسينيد الغاليوم ، وهو ثاني أكثر أشباه الموصلات استخدامًا بعد السيليكون.
حالة الأكسدة +3
يشكل النيتروجين عددًا محدودًا من المركبات الثلاثية المستقرة. لا يمكن عزل أكسيد النيتروجين الثلاثي إلا في درجات حرارة منخفضة، وحمض النيتروز غير مستقر. يُعد ثلاثي فلوريد النيتروجين ثلاثي هاليد النيتروجين المستقر الوحيد، بينما يُعد كل من ثلاثي كلوريد النيتروجين ، وثلاثي بروميد النيتروجين ، وثلاثي يوديد النيتروجين موادًا متفجرة - حيث أن ثلاثي يوديد النيتروجين شديد الحساسية للصدمات لدرجة أن لمسة ريشة كفيلة بتفجيره (تحتوي المركبات الثلاثة الأخيرة على النيتروجين في حالة الأكسدة -3). يشكل الفوسفور أكسيدًا ثلاثيًا موجبًا مستقرًا في درجة حرارة الغرفة، وحمض الفوسفوروز ، والعديد من ثلاثي الهاليدات ، على الرغم من أن ثلاثي اليوديد غير مستقر. يشكل الزرنيخ مركبات ثلاثية موجبة مع الأكسجين على شكل زرنيخيت ، وحمض الزرنيخوز ، وأكسيد الزرنيخ الثلاثي ، كما يشكل جميع ثلاثي الهاليدات الأربعة. يشكل الأنتيمون أكسيد الأنتيمون الثلاثي والأنتيمونيت ، ولكنه لا يشكل أحماضًا أكسجينية. تتميز مركباتها الثلاثية الهاليدية، وهي ثلاثي فلوريد الأنتيمون ، وثلاثي كلوريد الأنتيمون ، وثلاثي بروميد الأنتيمون ، وثلاثي يوديد الأنتيمون ، مثل جميع مركبات البنكتوجين الثلاثية الهاليدية، بهندسة جزيئية هرمية ثلاثية .
حالة الأكسدة +3 هي الأكثر شيوعًا للبزموت، نظرًا لأن قدرته على تكوين حالة الأكسدة +5 محدودة بسبب الخصائص النسبية للعناصر الأثقل ، وهي تأثيرات أكثر وضوحًا في حالة الموسكوفيوم. يُكوّن البزموت (III) أكسيدًا ، وأوكسي كلوريد ، وأوكسي نترات ، وكبريتيدًا . من المتوقع أن يتصرف الموسكوفيوم (III) بشكل مشابه للبزموت (III). يُتوقع أن يُكوّن الموسكوفيوم جميع الهاليدات الثلاثية الأربعة، والتي يُتوقع أن تكون جميعها قابلة للذوبان في الماء باستثناء ثلاثي الفلوريد. كما يُتوقع أن يُكوّن أوكسي كلوريد وأوكسي بروميد في حالة الأكسدة +3.
حالة الأكسدة +5
بالنسبة للنيتروجين، تُستخدم حالة +5 عادةً كتفسير شكلي فقط لجزيئات مثل N₂O₅ ، حيث أن السالبية الكهربية العالية للنيتروجين تجعل الإلكترونات تُشارك بالتساوي تقريبًا. مركبات البنيكتوجين ذات عدد التناسق 5 هي مركبات فائقة التكافؤ . فلوريد النيتروجين (V) هو مركب نظري فقط ولم يُصنّع بعد . حالة +5 "الحقيقية" أكثر شيوعًا لعناصر البنيكتوجين النموذجية غير النسبية أساسًا ، وهي الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون ، كما هو موضح في أكاسيدها، مثل أكسيد الفوسفور (V) وأكسيد الزرنيخ (V) وأكسيد الأنتيمون ( V ) ، وفي فلوريداتها، مثل فلوريد الفوسفور (V) وفلوريد الزرنيخ (V) وفلوريد الأنتيمون (V) . كما تُشكّل هذه العناصر أنيونات فلوريد ذات صلة، مثل سداسي فلوروفوسفات ، وسداسي فلورو أرسينات ، وسداسي فلورو أنتيمونات ، والتي تعمل كأنيونات غير منسقة . ويُشكّل الفوسفور أيضًا أكاسيد هاليدات مختلطة، تُعرف باسم أوكسي هاليدات ، مثل أوكسي كلوريد الفوسفور ، وخماسي هاليدات مختلطة، مثل ثلاثي فلورو ثنائي كلوريد الفوسفور . وتوجد مركبات خماسي ميثيل بنيكتوجين (V) للزرنيخ والأنتيمون والبزموت . مع ذلك، بالنسبة للبزموت ، تصبح حالة الأكسدة +5 نادرة بسبب الاستقرار النسبي لمدارات 6s، المعروف بتأثير الزوج الخامل ، بحيث تُصبح إلكترونات 6s غير راغبة في الارتباط كيميائيًا. يؤدي هذا إلى عدم استقرار أكسيد البزموت (V) [ 8 ] ، وإلى أن يكون فلوريد البزموت (V) أكثر تفاعلاً من فلوريدات البنكتوجين الأخرى، مما يجعله عامل فلورة قويًا للغاية . [ 9 ] ويكون هذا التأثير أكثر وضوحًا بالنسبة للموسكوفيوم، مما يمنعه من الوصول إلى حالة الأكسدة +5.
حالات الأكسدة الأخرى
- يشكل النيتروجين مجموعة متنوعة من المركبات مع الأكسجين حيث يمكن أن يتخذ النيتروجين مجموعة متنوعة من حالات الأكسدة، بما في ذلك +II و+IV وحتى بعض المركبات ذات التكافؤ المختلط وحالة الأكسدة +VI غير المستقرة للغاية .
- في الهيدرازين ، وثنائي الفوسفان ، ومشتقاتهما العضوية، تكون ذرات النيتروجين أو الفوسفور في حالة أكسدة -2. وبالمثل، في ثنائي الإيميد ، الذي يحتوي على ذرتي نيتروجين مرتبطتين برابطة ثنائية، ومشتقاته العضوية، تكون ذرات النيتروجين في حالة أكسدة -1.
- وبالمثل، يحتوي الريالجار على روابط الزرنيخ-الزرنيخ، لذا فإن حالة أكسدة الزرنيخ هي +II.
- المركب المقابل للأنتيمون هو Sb 2 (C 6 H 5 ) 4 ، حيث تكون حالة أكسدة الأنتيمون +II.
- يوجد الفوسفور في حالة الأكسدة +1 في حمض الهيبوفوسفوريك وفي حالة الأكسدة +4 في حمض الهيبوفوسفوريك .
- أكسيد الأنتيمون هو مركب ذو تكافؤ مختلط ، حيث يكون نصف ذرات الأنتيمون في حالة الأكسدة +3، والنصف الآخر في حالة الأكسدة +5.
- من المتوقع أن يُظهر عنصر الموسكوفيوم تأثير الزوج الخامل لكل من إلكترونات 7s و7p 1/2 ، حيث أن طاقة ربط الإلكترون الوحيد في 7p 3/2 أقل بشكل ملحوظ من طاقة ربط إلكترونات 7p 1/2 . ويُتوقع أن يؤدي هذا إلى أن تكون حالة الأكسدة +I شائعة في الموسكوفيوم، على الرغم من أنها تحدث أيضًا، وإن بدرجة أقل، في البزموت والنيتروجين. [ 10 ]
بدني
تُجسّد عناصر المجموعة البنيكتوجينية الانتقال من اللافلزات إلى الفلزات عند النزول في الجدول الدوري: عنصر غازي ثنائي الذرة لا فلز (النيتروجين)، وعنصران لهما العديد من الأشكال المتآصلة ذات الموصلية والبنية المتفاوتة (الفوسفور والزرنيخ)، ثم عنصران على الأقل لا يُكوّنان بنى فلزية إلا في الحالة الصلبة (الأنتيمون والبزموت؛ وربما المنجنيز أيضًا). جميع عناصر هذه المجموعة صلبة في درجة حرارة الغرفة ، باستثناء النيتروجين الذي يكون غازيًا في درجة حرارة الغرفة. يختلف النيتروجين والبزموت، على الرغم من كونهما من عناصر المجموعة البنيكتوجينية، اختلافًا كبيرًا في خواصهما الفيزيائية. فعلى سبيل المثال، في الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة، يكون النيتروجين غازًا شفافًا لا فلزيًا، بينما يكون البزموت فلزًا أبيض فضيًا. [ 11 ]
تزداد كثافة عناصر البنيكتوجين باتجاه العناصر الأثقل. تبلغ كثافة النيتروجين 0.001251 غ/سم³ عند الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة. [ 11 ] تبلغ كثافة الفوسفور 1.82 غ/سم³ عند الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة، وكثافة الزرنيخ 5.72 غ/سم³ ، وكثافة الأنتيمون 6.68 غ/سم³ ، وكثافة البزموت 9.79 غ/ سم³ . [ 12 ]
تبلغ درجة انصهار النيتروجين -210 درجة مئوية، ودرجة غليانه -196 درجة مئوية. أما الفوسفور، فتبلغ درجة انصهاره 44 درجة مئوية، ودرجة غليانه 280 درجة مئوية. يُعد الزرنيخ أحد عنصرين فقط يتساميان عند الضغط القياسي، حيث يتسامى عند 603 درجة مئوية. تبلغ درجة انصهار الأنتيمون 631 درجة مئوية، ودرجة غليانه 1587 درجة مئوية. أما البزموت، فتبلغ درجة انصهاره 271 درجة مئوية، ودرجة غليانه 1564 درجة مئوية. [ 12 ]
يتميز النيتروجين ببنية بلورية سداسية . أما الفوسفور، فبنيته البلورية مكعبة . بينما يتميز الزرنيخ والأنتيمون والبزموت ببنية بلورية معينية الأوجه . [ 12 ]
كول
جميع عناصر المجموعة البنيكتوجينية حتى الأنتيمون لها نظير مستقر واحد على الأقل؛ أما البزموت فلا يملك نظائر مستقرة، ولكنه يمتلك نظيرًا مشعًا بدائيًا بنصف عمر أطول بكثير من عمر الكون ( 209Bi )؛ وجميع نظائر الموسكوفيوم المعروفة اصطناعية ومشعة للغاية. إضافةً إلى هذه النظائر، توجد آثار من 13N و 32 P و 33 P في الطبيعة، إلى جانب نظائر مختلفة من البزموت (بخلاف 209Bi ) في سلاسل تحلل الثوريوم واليورانيوم.
تاريخ
عُرف مركب النيتروجين ، كلوريد الأمونيوم ، منذ عهد المصريين القدماء. في ستينيات القرن الثامن عشر، عزل عالمان، هما هنري كافنديش وجوزيف بريستلي ، النيتروجين من الهواء، لكنهما لم يدركا وجود عنصر غير مكتشف. ولم يتضح الأمر إلا بعد عدة سنوات، في عام 1772، عندما أدرك دانيال رذرفورد أن الغاز هو بالفعل نيتروجين. [ 13 ]
اكتشف الخيميائي هينينغ براندت الفوسفور لأول مرة في هامبورغ عام 1669. وقد أنتج براندت هذا العنصر عن طريق تسخين البول المتبخر وتكثيف بخار الفوسفور الناتج في الماء. ظن براندت في البداية أنه اكتشف حجر الفلاسفة ، لكنه أدرك لاحقًا أن الأمر ليس كذلك. [ 13 ]
عُرفت مركبات الزرنيخ منذ 5000 عام على الأقل، وقد تعرّف العالم اليوناني القديم ثيوفراستوس على معادن الزرنيخ المسماة بالريالجار والأوربيمينت . اكتُشف عنصر الزرنيخ في القرن الثالث عشر على يد ألبرتوس ماغنوس . [ 13 ]
كان الأنتيمون معروفًا جيدًا لدى القدماء. توجد في متحف اللوفر مزهرية عمرها 5000 عام مصنوعة من الأنتيمون النقي تقريبًا . استُخدمت مركبات الأنتيمون في الأصباغ في العصر البابلي . وربما كان معدن الإثمد ( الستيبنيت) أحد مكونات النار الإغريقية . [ 13 ]
اكتُشف البزموت لأول مرة على يد أحد الخيميائيين عام 1400. وفي غضون ثمانين عامًا من اكتشافه، استُخدم البزموت في الطباعة وتزيين الصناديق . كما استخدمه الإنكا في صناعة السكاكين بحلول عام 1500. كان يُعتقد في البداية أن البزموت هو نفسه الرصاص، ولكن في عام 1753، أثبت كلود فرانسوا جوفري أن البزموت يختلف عن الرصاص. [ 13 ]
تم إنتاج موسكوفيوم بنجاح في عام 2003 عن طريق قذف ذرات الأمريسيوم-243 بذرات الكالسيوم-48 . [ 13 ]
الأسماء وأصول الكلمات
يُشتق مصطلح "بنيكتوجين" (أو "بنيغوجين") من الكلمة اليونانية القديمة πνίγειν ( بنيجين ) التي تعني "الاختناق"، في إشارة إلى خاصية غاز النيتروجين الخانقة أو المسببة للاختناق. [ 14 ] ويمكن استخدامه أيضًا كاختصار لأكثر عنصرين شيوعًا، وهما الفوسفور (P) والنيتروجين (N). وقد اقترح الكيميائي الهولندي أنطون إدوارد فان أركيل مصطلح "بنيكتوجين" في أوائل خمسينيات القرن العشرين. ويُكتب أيضًا "بنيكوجين" أو "بنيغوجين". يُعدّ مصطلح "بنيكتوجين" أقل شيوعًا من مصطلح "بنيكتوجين"، ونسبة الأبحاث الأكاديمية التي تستخدم "بنيكتوجين" إلى تلك التي تستخدم "بنيكتوجين" هي 2.5 إلى 1. [ 4 ] وهو مشتق من الجذر اليوناني πνιγ- (يخنق، يخنق)، وبالتالي فإن كلمة "بنيكتوجين" تشير أيضًا إلى الاسمين الهولندي والألماني للنيتروجين ( ستيكستوف وستيكستوف ، على التوالي، " مادة خانقة": أي مادة في الهواء، لا تدعم التنفس). ومن ثم، يمكن ترجمة "بنيكتوجين" إلى "صانع الاختناق". وتأتي كلمة "بنيكتيد" أيضًا من الجذر نفسه. [ 14 ]
كان اسم "بنتيلز" (من اليونانية πέντε ، pénte ، خمسة) يشير في وقت من الأوقات إلى هذه المجموعة أيضًا. [ 15 ]
حدوث

يشكل النيتروجين 25 جزءًا في المليون من قشرة الأرض ، و5 أجزاء في المليون من التربة في المتوسط، ومن 100 إلى 500 جزء في التريليون من مياه البحر، و78% من الهواء الجاف. يوجد معظم النيتروجين على الأرض في صورة غاز النيتروجين، ولكن توجد أيضًا بعض المعادن النتراتية . يشكل النيتروجين 2.5% من وزن الإنسان العادي.
يشكل الفوسفور 0.1% من قشرة الأرض، مما يجعله العنصر الحادي عشر من حيث الوفرة . يتواجد الفوسفور بنسبة 0.65 جزء في المليون في التربة، وبنسبة تتراوح بين 15 و60 جزء في البليون في مياه البحر. يوجد على سطح الأرض 200 مليون طن من الفوسفات المتاح . يشكل الفوسفور 1.1% من وزن الإنسان العادي. [ 13 ] يوجد الفوسفور في معادن عائلة الأباتيت ، وهي المكونات الرئيسية لصخور الفوسفات.
يشكل الزرنيخ 1.5 جزء في المليون من قشرة الأرض، مما يجعله العنصر رقم 53 من حيث الوفرة. تحتوي التربة على ما بين 1 و10 أجزاء في المليون من الزرنيخ، بينما يحتوي ماء البحر على 1.6 جزء في المليار من الزرنيخ. يشكل الزرنيخ 100 جزء في المليار من وزن الإنسان العادي. يوجد بعض الزرنيخ في صورته العنصرية، لكن معظمه يوجد في معادن الزرنيخ مثل الأوربيمينت ، والريالغار ، والأرسينوبيريت ، والإينارجيت . [ 13 ]
يشكل الأنتيمون 0.2 جزء في المليون من قشرة الأرض، مما يجعله العنصر رقم 63 من حيث الوفرة. تحتوي التربة على جزء واحد في المليون من الأنتيمون في المتوسط، بينما يحتوي ماء البحر على 300 جزء في التريليون في المتوسط. يحتوي جسم الإنسان العادي على 28 جزءًا في المليار من الأنتيمون وزناً. يوجد بعض الأنتيمون العنصري في رواسب الفضة. [ 13 ]
يشكل البزموت 48 جزءًا من المليار في قشرة الأرض، مما يجعله العنصر رقم 70 من حيث الوفرة. تحتوي التربة على ما يقارب 0.25 جزء من المليون من البزموت، بينما تحتوي مياه البحر على 400 جزء من التريليون من البزموت. يوجد البزموت في الغالب على شكل معدن البزموتينيت ، ولكنه يوجد أيضًا في صورة عنصرية أو في خامات الكبريتيد. [ 13 ]
يتم إنتاج الموسكوفيوم على دفعات من الذرات في مسرعات الجسيمات. [ 13 ]
إنتاج
نتروجين
يمكن إنتاج النيتروجين عن طريق التقطير التجزيئي للهواء. [ 16 ]
الفوسفور
الطريقة الرئيسية لإنتاج الفوسفور هي اختزال الفوسفات بالكربون في فرن القوس الكهربائي . [ 17 ]
الزرنيخ
يُحضّر معظم الزرنيخ بتسخين معدن الأرسينوبيريت في وجود الهواء، مما يُنتج As₄O₆ ، الذي يُمكن استخلاص الزرنيخ منه عن طريق اختزال الكربون. مع ذلك، يُمكن أيضاً تحضير الزرنيخ المعدني بتسخين الأرسينوبيريت عند درجة حرارة تتراوح بين 650 و700 درجة مئوية في غياب الأكسجين. [ 18 ]
الأنتيمون
في حالة خامات الكبريتيد، تعتمد طريقة إنتاج الأنتيمون على كمية الأنتيمون الموجودة في الخام. فإذا احتوى الخام على نسبة تتراوح بين 25% و45% من الأنتيمون وزناً، يُنتج الأنتيمون الخام بصهر الخام في فرن الصهر . أما إذا احتوى الخام على نسبة تتراوح بين 45% و60% من الأنتيمون وزناً، فيُستخلص الأنتيمون بتسخين الخام، وهي عملية تُعرف أيضاً بالتصفية. أما الخامات التي تحتوي على أكثر من 60% من الأنتيمون وزناً، فتُستبدل كيميائياً ببرادة الحديد من الخام المنصهر، مما ينتج عنه معدن غير نقي.
إذا احتوى خام أكسيد الأنتيمون على أقل من 30% من الأنتيمون وزناً، يُختزل الخام في فرن صهر. أما إذا احتوى الخام على ما يقارب 50% من الأنتيمون وزناً، فيُختزل الخام في فرن عاكس .
يتم صهر خامات الأنتيمون التي تحتوي على كبريتيدات وأكاسيد مختلطة في فرن الصهر. [ 19 ]
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 التنجستن والزنك. [ 20 ]
موسكوفيوم
يتم إنتاج الموسكوفيوم على دفعات صغيرة من الذرات في مسرعات الجسيمات عن طريق إطلاق حزمة من أيونات الكالسيوم-48 على الأمريسيوم-243 حتى تندمج النوى. [ 21 ]
التطبيقات
- يُعد النيتروجين السائل سائلاً مبرداً شائع الاستخدام . [ 11 ]
- يُعدّ النيتروجين، على شكل أمونيا، عنصراً غذائياً بالغ الأهمية لبقاء معظم النباتات. [ 11 ] ويمثل تخليق الأمونيا حوالي 1-2% من استهلاك الطاقة العالمي، كما أنه يشكل الجزء الأكبر من النيتروجين المختزل في الغذاء.
- يستخدم الفوسفور في أعواد الثقاب والقنابل الحارقة . [ 11 ]
- يساعد سماد الفوسفات في إطعام جزء كبير من العالم. [ 11 ]
- كان الزرنيخ يستخدم تاريخياً كصبغة خضراء باريسية ، لكنه لم يعد يستخدم بهذه الطريقة بسبب سميته الشديدة. [ 11 ]
- يُستخدم الزرنيخ في شكل مركبات الزرنيخ العضوية أحيانًا في علف الدجاج. [ 11 ]
- يُخلط الأنتيمون مع الرصاص لإنتاج بعض الرصاصات. [ 11 ]
- استُخدمت عملة الأنتيمون لفترة وجيزة في ثلاثينيات القرن العشرين في أجزاء من الصين، ولكن تم إيقاف هذا الاستخدام لأن الأنتيمون مادة لينة وسامة. [ 22 ]
- سابساليسيلات البزموت هو المكون النشط في بيبتو-بيسمول . [ 11 ]
- تُجرى دراسات على مركبات الكالكوجينيدات البزموتية في الفئران المصابة بالسرطان كمرشح للاستخدام في تحسين العلاج الإشعاعي لمرضى السرطان من البشر. [ 23 ]
- مادة موسكوفيوم غير مستقرة ونادرة للغاية بحيث لا يمكن أن يكون لها أي تطبيق عملي معروف.
الدور البيولوجي
يُعدّ النيتروجين عنصرًا أساسيًا في جزيئات حيوية للحياة على الأرض، مثل الحمض النووي (DNA) والأحماض الأمينية . وتوجد النترات في بعض النباتات نتيجةً لوجود بكتيريا في عُقدها، كما هو الحال في البقوليات كالبازلاء والسبانخ والخس. ويحتوي جسم الإنسان البالغ الذي يزن 70 كيلوغرامًا (150 رطلًا) على 1.8 كيلوغرام من النيتروجين. [ 13 ]
يوجد الفوسفور على شكل فوسفات في مركبات حيوية مهمة، مثل الحمض النووي (DNA) والأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) . يستهلك الإنسان حوالي 1 غرام من الفوسفور يوميًا. [ 24 ] يوجد الفوسفور في أطعمة مثل الأسماك والكبد والديك الرومي والدجاج والبيض. يُعرف نقص الفوسفات باسم نقص فوسفات الدم . يحتوي جسم الإنسان البالغ الذي يزن 70 كيلوغرامًا على 480 غرامًا من الفوسفور. [ 13 ]
يعزز الزرنيخ النمو في الدجاج والفئران، وقد يكون ضروريًا للإنسان بكميات ضئيلة . وقد ثبت أن الزرنيخ مفيد في استقلاب الحمض الأميني أرجينين . يحتوي جسم الإنسان البالغ الذي يزن 70 كيلوغرامًا على 7 ملغ من الزرنيخ . [ 13 ]
لا يُعرف أن للأنتيمون دورًا بيولوجيًا. تمتص النباتات كميات ضئيلة منه فقط. يوجد ما يقارب 2 ملغ من الأنتيمون في جسم الإنسان البالغ الذي يزن 70 كغ. [ 13 ]
لا يُعرف أن للبزموت دورًا بيولوجيًا. يتناول الإنسان في المتوسط أقل من 20 ميكروغرامًا من البزموت يوميًا. ويحتوي جسم الإنسان البالغ الذي يزن 70 كيلوغرامًا على أقل من 500 ميكروغرام من البزموت . [ 13 ]
يُعدّ فطر موسكوفيوم غير مستقرّ للغاية بحيث لا يمكن أن يتواجد في الطبيعة أو أن يكون له دور بيولوجي معروف. ولا يتواجد فطر موسكوفيوم عادةً في الكائنات الحية بكميات ذات دلالة.
سمية
غاز النيتروجين غير سام تمامًا ، لكن استنشاقه النقي قاتل، لأنه يُسبب الاختناق بالنيتروجين . [ 22 ] كما أن تراكم فقاعات النيتروجين في الدم، كما يحدث أثناء الغوص ، قد يُسبب حالة تُعرف باسم " داء تخفيف الضغط " . وتُعدّ العديد من مركبات النيتروجين، مثل سيانيد الهيدروجين والمتفجرات النيتروجينية، شديدة الخطورة أيضًا. [ 13 ]
الفوسفور الأبيض ، وهو أحد أشكال الفوسفور، مادة سامة، حيث تُعتبر جرعة 1 ملغ لكل كيلوغرام من وزن الجسم جرعة قاتلة. [ 11 ] عادةً ما يُؤدي الفوسفور الأبيض إلى وفاة الإنسان في غضون أسبوع من تناوله عن طريق مهاجمة الكبد . كما أن استنشاق الفوسفور في حالته الغازية قد يُسبب مرضًا صناعيًا يُعرف باسم " فك الفوسفور "، والذي يُؤدي إلى تآكل عظم الفك. يُعد الفوسفور الأبيض أيضًا شديد الاشتعال. ويمكن لبعض مركبات الفوسفور العضوية أن تُعيق عمل بعض الإنزيمات في جسم الإنسان بشكل قاتل. [ 13 ]
يُعدّ الزرنيخ العنصري سامًا، شأنه شأن العديد من مركباته غير العضوية ؛ إلا أن بعض مركباته العضوية قد تُحفّز نمو الدجاج. [ 11 ] تبلغ الجرعة المميتة من الزرنيخ لشخص بالغ 200 ملغ، وقد تُسبّب الإسهال والقيء والمغص والجفاف والغيبوبة. وعادةً ما تحدث الوفاة نتيجة التسمم بالزرنيخ في غضون يوم واحد. [ 13 ]
الأنتيمون مادة سامة بشكل طفيف. [ 22 ] بالإضافة إلى ذلك، قد يُسبب النبيذ المنقوع في أوانٍ تحتوي على الأنتيمون القيء . [ 11 ] عند تناوله بجرعات كبيرة، يُسبب الأنتيمون القيء للضحية، التي تبدو وكأنها تتعافى قبل أن تموت بعد عدة أيام. يرتبط الأنتيمون ببعض الإنزيمات ويصعب إزالته. أما الستيبين ، أو SbH3 ، فهو أكثر سمية بكثير من الأنتيمون النقي. [ 13 ]
البزموت بحد ذاته غير سام إلى حد كبير ، مع أن الإفراط في تناوله قد يُلحق الضرر بالكبد. ولم يُسجّل سوى حالة وفاة واحدة نتيجة التسمم بالبزموت. [ 13 ] ومع ذلك، فإن تناول أملاح البزموت الذائبة قد يُسبب اسوداد اللثة. [ 11 ]
مادة موسكوفيوم غير مستقرة للغاية بحيث لا يمكن إجراء أي اختبارات كيميائية لتحديد سميتها.
انظر أيضاً
- الأوكسيبنيكتيد ، بما في ذلك الموصلات الفائقة التي تم اكتشافها في عام 2008
- الموصلات الفائقة القائمة على الحديد ، والموصلات الفائقة من نوع فيروبنيكتيد وأوكسيبنكتيد
مراجع
- ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2005). تسمية الكيمياء غير العضوية (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005). كامبريدج (المملكة المتحدة): الجمعية الملكية للكيمياء - الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية . رقم ISBN 0-85404-438-8ص 51. نسخة إلكترونية.
- ↑ فلوك، إي (1988). "رموز جديدة في الجدول الدوري" (ملف PDF) . الكيمياء البحتة والتطبيقية . 60 (3): 431-436 . doi : 10.1351/pac198860030431 . S2CID 96704008 .
- ↑ أداتشي، س.، محرر. (2005). خصائص أشباه الموصلات من المجموعات الرابعة والثالثة-الخامسة والثانية-السادسة . سلسلة وايلي في مواد التطبيقات الإلكترونية والبصرية الإلكترونية. المجلد 15. هوبوكين، نيو جيرسي: جون وايلي وأولاده. رمز Bibcode : 2005pgii.book.....A . ISBN 978-0-470-09032-9.
- 1 2 "النيتروجين - جزيء الشهر" . جامعة بريستول
- ↑ بودرو، كيفن أ. "المجموعة 5أ - البنيكتوجينات" . قسم الكيمياء، جامعة أنجيلو ستيت، تكساس
- ↑ غرينوود، ن.ن.؛ إيرنشو، أ. (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). أكسفورد: باتروورث-هاينمان. ص 423. ISBN 0-7506-3365-4.
- ↑ جيرزمبيك دبليو، بورغر إتش، كونستانتين إل، مارغوليس إل، ديمايسون جيه، بريدونغ جيه، ثيل دبليو (2002). "بزموتين BiH3 : حقيقة أم خيال؟ دراسات عالية الدقة بالأشعة تحت الحمراء، وموجات المليمتر، ودراسات ab Initio". 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 .
- ↑ سكوت ، توماس؛ إيغلسون، ماري (1994). موسوعة الكيمياء الموجزة . والتر دي غرويتر. ص 136. ISBN 978-3-11-011451-5.
- ↑ غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. الصفحات 561-563 . doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ↑ كيلر، أو إل جونيور؛ سي دبليو نيستور جونيور (1974). "الخواص المتوقعة للعناصر فائقة الثقل. الجزء الثالث: العنصر 115، إيكا-بزموت" (ملف PDF) . مجلة الكيمياء الفيزيائية . 78 (19): 1945. Bibcode : 1974JPhCh..78.1945K . doi : 10.1021/j100612a015 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 غراي، ثيودور (2010) . العناصر .
- 1 2 3 جاكسون، مارك (2001)، الجدول الدوري المتقدم ، دار نشر بارتشارتس، رقم ISBN 1-57222-542-4
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 إمسلي، جون (2011)، لبنات بناء الطبيعة ، ISBN 978-0-19-960563-7
- 1 2 جيرولامي، غريغوري س. (2009). "أصل مصطلحي البنيكتوجين والبنيكتيد". مجلة التعليم الكيميائي . 86 (10). الجمعية الكيميائية الأمريكية : 1200. Bibcode : 2009JChEd..86.1200G . doi : 10.1021/ed086p1200 .
- ↑ هولمان، أرنولد فريدريك؛ ويبرغ، إيغون (2001)، ويبرغ، نيلز (محرر)، الكيمياء غير العضوية ، ترجمة إيغلسون، ماري؛ بروير، ويليام، سان دييغو/برلين: أكاديميك برس/دي غرويتر، ص 586، ISBN 0-12-352651-5
- ↑ ساندرسون، ر. توماس (1 فبراير 2019). "النيتروجين - التعريف، الرمز، الاستخدامات، الخصائص، العدد الذري، والحقائق" . موسوعة بريتانيكا .
- ↑ "الفوسفور (عنصر كيميائي)" . موسوعة بريتانيكا . 11 أكتوبر 2019.
- ↑ "الزرنيخ (عنصر كيميائي)" . موسوعة بريتانيكا . 11 أكتوبر 2019.
- ↑ باترمان، سي.؛ كارلين، الابن، جيه إف (2003). لمحات عن السلع المعدنية: الأنتيمون . هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.
- ↑ بيل، تيرينس. "نبذة عن المعدن: البزموت" . About.com . مؤرشف من الأصل في 5 يوليو 2012.
- ↑ أوغانيسيان، يو تس؛ أوتيونكوف، في كي (9 مارس 2015). "أبحاث العناصر فائقة الثقل". تقارير عن التقدم في الفيزياء . 78 (3): 3. Bibcode : 2015RPPh...78c6301O . doi : 10.1088/0034-4885/78/3/036301 . PMID 25746203 .
- 1 2 3 كين، سام (2011)، الملعقة المختفية ، ترانس وورلد، ISBN 978-1-4464-3765-0
- ↑ هوانغ، جيا؛ هوانغ، تشيونغ؛ ليو، مين؛ تشين، تشياوهوي؛ آي، كيلونغ (فبراير 2022). " أدوية نانوية ناشئة قائمة على كالكوجينيدات البزموت لعلاج السرطان بالإشعاع" . مجلة فرونتيرز إن فارماكولوجي . 13 844037. doi : 10.3389/fphar.2022.844037 . PMC 8894845. PMID 35250594 .
- ↑ "الفوسفور في النظام الغذائي" . MedlinePlus . المعاهد الوطنية للصحة - المكتبة الوطنية للطب. 9 أبريل 2020.
- النيتروجين
- الجدول الدوري
- المجموعات (الجدول الدوري)
