Pnictógeno
Los pnictógenos, pnicógenos,[1][2] nitrogenoides o nitrogenoideos son los elementos químicos que forman el grupo 15 (V A, utilizado anteriormente) o grupo V A de la tabla periódica: Nitrógeno (N), fósforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y el elemento sintético moscovio (Mc), cuyo descubrimiento ya ha sido confirmado. Los elementos más importantes de este grupo son nitrógeno (N), que en su forma diatómica es el componente principal del aire, y el fósforo (P) que, como el nitrógeno, es esencial para todas las formas de vida conocidas.
Nombre y etimologíaEditar
El término "pnictógeno" (o "pnicógeno") deriva de la antigua palabra griega πνίγειν (pnígein) que significa "asfixiar", refiriéndose a la propiedad asfixiante o sofocante del gas nitrógeno. También se puede utilizar como mnemónico para los dos elementos más comunes de este grupo, P y N. El término "pnicógeno" fue sugerido por el químico holandés Anton Eduard van Arkel a principios de la década de 1950. También se escribe "nictógeno" o "nicógeno". El término "pnicógeno" es más raro que el término "pnictógeno", y la proporción de trabajos de investigación académica que utilizan "pnictógeno" y los que utilizan "pnicógeno" es de 2,5 a 1. Proviene de la raíz griega πνιγ- (asfixiar, estrangular), por lo que la palabra "pnictógeno" también es una referencia a los nombres holandeses y alemanes del nitrógeno (stikstof y Stickstoff, respectivamente, "sustancia sofocante": es decir, sustancia en el aire , incapaz de respirar). Por lo tanto, "pnictógeno" podría traducirse como "asfixiante". La palabra "pnicturo" también proviene de la misma raíz.[3]
PropiedadesEditar
Características químicasEditar
Al igual que otros grupos, los miembros de esta familia muestran patrones similares en la configuración electrónica, especialmente en las capas más externas, lo que da lugar a tendencias en el comportamiento químico.
| Número atómico Z | Elemento químico | Electrones por capa |
|---|---|---|
| 7 | Nitrógeno | 2, 5 |
| 15 | Fósforo | 2, 8, 5 |
| 33 | Arsénico | 2, 8, 18, 5 |
| 51 | Antimonio | 2, 8, 18, 18, 5 |
| 83 | Bismuto | 2, 8, 18, 32, 18, 5 |
| 115 | Moscovio | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
(predicho)
|
Este grupo tiene la característica de que todos los elementos que lo componen tienen 5 electrones en su capa más externa, es decir, 2 electrones en la subcapa s y 3 electrones no apareados en la subcapa p. Por lo tanto, les faltan 3 electrones para llegar a la capa p. Por tanto, les faltan 3 electrones para llenar su capa más externa en su estado no ionizado. El símbolo del término de Russell-Saunders del estado fundamental en todos los elementos del grupo es 4S3⁄2.
Los elementos más importantes de este grupo para la vida en la Tierra son el nitrógeno (N), que en su forma diatómica es el componente principal del aire, y el fósforo (P), que, como el nitrógeno, es esencial para todas las formas de vida conocidas.
ReactividadEditar
A altas temperaturas son demasiado reactivos y a veces forman enlaces covalentes entre el N y el P y enlaces iónicos entre Sb y Bi y otros elementos. El nitrógeno reacciona con O2 y H2 a altas temperaturas.
Ejemplo de reacción con H2:
N2 + 3H2 → 2NH3
El bismuto reacciona con O2 y con halógenos, formando bismita y bismutina entre otros compuestos.
A continuación se muestra una tabla con las características generales de estos elementos.
| Propiedad | N | P | As | Sb | Bi |
|---|---|---|---|---|---|
| Estructura electrónica externa | 2s² 2p³ | 3s² 3p³ | 4s² 4p³ | 5s² 5p³ | 6s² 6p³ |
| Densidad (kg/m³) | 1,25 (1) | 1.820 | 5.780 | 6.690 | 8.900 |
| Punto de fusión (°C) | -210 | 44 | 814 | 613 | 271 |
| 1.ª Energía de ionización (kJ/mol) | 1.402 | 1.012 | 947 | 834 | 703 |
| Electronegatividad | 3,0 | 2,1 | 2,1 | 1,9 | 1,8 |
| Estados de oxidación comunes | -3, +5 | ±3, +5 | ±3, +5 | ±3, +5 | ±3, +5 |
Características físicasEditar
Los pnicógenos están formados por dos no metales (uno gaseoso y otro sólido), dos metaloides, un metal y un elemento de propiedades químicas desconocidas. Todos los elementos del grupo son sólidos a temperatura ambiente, excepto el nitrógeno, que es gaseoso a temperatura ambiente. El nitrógeno y el bismuto, a pesar de ser ambos pnicógenos, son muy diferentes en sus propiedades físicas. Por ejemplo, a STP el nitrógeno es un gas transparente no metálico, mientras que el bismuto es un metal blanco plateado.[4]
Las densidades de los pnictógenos aumentan hacia los pnictógenos más pesados. La densidad del nitrógeno es de 0,001251 g/cm3 a STP.[4] La densidad del fósforo es de 1,82 g/cm3 a STP, la del arsénico es de 5,72 g/cm3, la del antimonio es de 6,68 g/cm3 y la del bismuto es de 9,79 g/cm3.[5]
El nitrógeno tiene un punto de fusión de -210 °C y un punto de ebullición de -196 °C. El fósforo tiene un punto de fusión de 44 °C y un punto de ebullición de 280 °C. El arsénico es uno de los dos únicos elementos que subliman a presión estándar; lo hace a 603 °C. El antimonio tiene un punto de fusión de 631 °C y un punto de ebullición de 1587 °C. El punto de fusión del bismuto es de 271 °C y su punto de ebullición es de 1564 °C.[5]
La estructura cristalina del nitrógeno es hexagonal. La estructura cristalina del fósforo es cúbica. El arsénico, el antimonio y el bismuto tienen estructuras cristalinas romboédricas.[5]
AbundanciaEditar
El nitrógeno constituye 25 partes por millón de la corteza terrestre, 5 partes por millón en promedio del suelo, de 100 a 500 partes por billón en el agua de mar y el 78% del aire seco. La mayor parte del nitrógeno en la tierra está en forma de nitrógeno gaseoso, pero existen algunos minerales de nitrato. El nitrógeno constituye en torno al 2,5% del peso de un ser humano en promedio.
El fósforo representa el 0,1% de la corteza terrestre, lo que lo convierte en el undécimo elemento más abundante en ella. El fósforo constituye 0,65 partes por millón del suelo y de 15 a 60 partes por mil millones de agua de mar. Hay 200 millones de toneladas de fosfatos accesibles en la tierra. El fósforo constituye cerca del 1,1% del peso de un ser humano en promedio. El fósforo se encuentra en minerales de la familia de las apatitas, que son los componentes principales de las rocas de fosfato.
El arsénico constituye 1,5 partes por millón de la corteza terrestre, lo que lo sitúa en el puesto 53 en abundancia en ella. Los suelos contienen de 1 a 10 partes por millón de arsénico y el agua de mar contiene 1,6 partes por mil millones de arsénico. El arsénico constituye unas 100 partes por mil millones del peso de un ser humano en promedio. Existe algo de arsénico en forma elemental, pero la mayor parte del arsénico se encuentra en los minerales de arsénico oropimente, rejalgar, arsenopirita y enargita.
El antimonio constituye 0,2 partes por millón de la corteza terrestre, lo que lo sitúa en el puesto 63 en abundancia en ella. Los suelos contienen 1 parte por millón de antimonio en promedio, y el agua de mar contiene 300 partes por billón de antimonio en promedio. Los seres humanos contienen aproximadamente 28 partes por billón de antimonio en peso de media. Algo de antimonio elemental se halla en depósitos de plata.
El bismuto constituye 48 partes por mil millones de la corteza terrestre, lo sitúa en el puesto 70 en abundancia en ella. Los suelos contienen aproximadamente 0,25 partes por millón de bismuto y el agua de mar contiene 400 partes por billón de bismuto. El bismuto se presenta más comúnmente como el mineral bismutinita, pero el bismuto también se presenta en forma elemental o en minerales de sulfuro.
El moscovio es inestable y se produce artificialmente en aceleradores de partículas.
ReferenciasEditar
- ↑ Aldabe, S., et al. (2004). "pnicógenos"#v=onepage&q="pnicógenos" Química 2: Química en acción. Buenos Aires: Colihue. p. 20. ISBN 950-581-344-9. Consultado el 29 de marzo de 2013.
- ↑ «¿Cuáles son los elementos pnicógenos? ¿Y los icoságenos, los cristalógenos, los calcógenos…?». Consultado el 12 de junio de 2021.
- ↑ Girolami, Gregory S. (2009). «Origin of the Terms Pnictogen and Pnictide». Journal of Chemical Education (American Chemical Society) 86 (10): 1200. Bibcode:2009JChEd..86.1200G. doi:10.1021/ed086p1200.
- ↑ a b Gray, Theodore (2010). The Elements.
- ↑ a b c Jackson, Mark (2001), Periodic Table Advanced, BarCharts Publishing, Incorporated, ISBN 1572225424.
Datos: Q106675
Multimedia: Periodic table group 15 / Q106675
