延陵化學元素志 Systematica Elementum Chemica Ngiana (主族元素)

VA族: 氮族元素 (第 V 主族元素 )
這族含有五個元素, 氮(N)為氣態非金屬, 磷(P)和砷(As)為非金屬元素, 銻(Sb)和鉍(Bi)為金屬元素。其中氮和磷是典型非屬, 砷為非金屬元素(Semi-metallic element), 本族有銻(Sb)和鉍(Bi)兩個金屬元素。

VA族元素的保存: 本族元素(除白磷外)在空氣中很穩定, 採取一般的方法便可長期收藏, 氣體收集方法可參閱氣體元素的收集段落。白磷(黃磷)有毒, 於空氣中會自燃, 產生鮮魚腥味的白色濃煙, 應儲存於水中; 砷化合物呈劇毒性, 灼熱砷時產生大蒜味的白色濃煙,其主要成分為砒霜(三氧化二砷, As₂O₃)。

(左起一): 黃磷在空氣中因氧化而生成氧化物煙霧 (二): 在空氣中猛烈燃燒 (三): 靜置在空氣中的磷 (四)以低感光鏡頭拍攝在黑暗中發出微弱冷光的磷

白磷 (黃磷)為黃白色蠟狀回體, 分子式一般認為是 P₄(砷的分子式為 As₄), 有類似臭氧般的特殊腥臭味, 左圖: 在空氣中迅速氧化產生五氧化二磷 (P₂O₅) 的白色煙塵, 右圖: 當氣溫稍微提升, 磷在空氣自發性猛烈燃燒, 暴露於空氣中的磷在黑暗中發出很微弱的黃綠色光芒, 當它和濃熱的氫氧化鈉溶液作用時產生磷化氫(PH₃), 以導氣管將之注入水中再讓它擴散至空氣時, 由於氧化作用, 反應器置於黑暗處時可以看到綠色光環不斷在排氣口出現。同樣地, 當動物死亡後, 屍體在荒野中腐化, 機體中的磷脂(有機磷化合物)分解亦會產生磷化氫, 當它和空間氣中的氧作用, 會產生綠幽幽的微弱冷光, 人稱之為鬼火。

元素:	氮 N	磷 P	砷 As	銻 Sb	鉍 Bi
拉丁文學名:	Nitrogenium	Phosphorum	Arsenium	Stibium	Bismuthum
命名辭源(含意):	nitro genes (硝石生成者)	phosphoros (發光物)	arsenikon (雄黃)	anti+monos (反僧侶)	bismuthum (白色物質)
發現者(國家), 年代:	Rutherford (英), 1772	Brandt (德), 1669	Magnus(1193-1280)	史前	十五世紀
原子序數:	7	15	33	51	83
原子量:	14.0067	30.97376	74.9216	121.75	208.9804
熔點(凱氏 K, 0K= -273 ^oC):	63.29	317.3 (白); 683 (赤)	1090	903.89	544.6
沸點(凱氏 K, 0K= -273 ^oC):	77.4	553	889	1908	1833 +/- 5
密度(克/厘米³):	1.2506	1.820(白); 2.20(赤)	5.780 (293K)	6.691 (293K)	9.747 (293K)
主要光譜線波長(nm):	391.44	253.565	193.70	217.59	223.06
己知同位素數目(個):	8	7	14	29	19
同位素質量範圍:	12 - 18	28 - 34	69 - 81	112 - 133	199 - 215
地表中豐度(ppm):	780900	1120	1.8	0.2	0.008
海水中豐度(ppm):	19	0.07	0.003	0.0005	0.0002
生物學上的角色:	生命基本元素	生命基本元素	痕量元素 (過量:劇毒)	有毒元素	無
館藏概要
樣本狀態:(一般採用玻璃熔封)	高純氣體 99.99%以上, 熔封於玻璃瓶, 容積2cc	白磷久置後呈黃至橙色, 赤磷: 粉未	多次昇華提純	塊狀	高純金屬(E.Merck. 1850),塊狀(無砷元素的高純樣本)
首次收集的日期:	28/06/1986	無紀錄可考	4~15/03/1987	27/06/1986	22/03/1987
館藏編號:	NGE-29	NGE-13	NGE-36	NGE-23	NGE-37

氮族元素的外層電子構型為 ns²np³, 這族元素與其他元素結合時有很強共價性, 氧化態為 +5, +3或 -3價, 隨著原子序的増加, 金屬性増強, 元素形成 -3 價的可能勻遞減。

它們的化合物一般呈白色, 水溶液為無色的, 銻和鉍的酸溶性鹽類在水中發生水解而出現白色沉積物。

N ^-III   (N₃^-)       : 疊氮化鈉 ( NaN₃ )
N ^III    (NO₂^-)    : 亞硝酸鉀 ( KNO₂ )
N ^VI    (NO₃^-)    : 硝酸鈉 ( NaNO₃ )
P ^V                     : 五氧化二磷 ( P₂O₅ )
As ^III                 : 三氧化二砷(砒霜) ( As₂O₃ )
Sb ^III (Sb⁺³)     : 氯化銻 ( SbCl₃ )
Bi ^III   (Bi⁺³)      : 硝酸鉍 [ Bi(NO₃)₃ ]

二氧化氮 (NO₂ / N₂O₄) 紅棕色有刺激性氣體(見上左圖), 有毒, 與有機物接觸時可引起硝化現象而變黃, 相對密度: 1.4494, 熔點: -11.20 ^oC, 沸點: 21.2 ^oC, 低於 0 ^oC時締結為四氧化二氮無色氣體(見上右圖)。超過150 ^oC時分解, 溶於水, 這種氣體可由濃硝酸與銅在常溫下作用而得。