2014年5月5日 星期一

5A族元素(二) The Group 5A Elements(Ⅱ)

化學原理啟迪448
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1.     如同其他族元素,5A族元素由上而下,金屬性逐漸增加,陰電性逐漸下降
2.     「氮」和「磷」是非金屬,氮和磷與活性金屬結合成鹽類時,氮和磷會得到3個電子,變成負三價的陰離子3,這類的例子有,氮化鎂Mg3N2磷化鈹Be3P2
3.     「鉍bismuth」和「銻antimony」具有金屬性,容易失去電子形成陽離子。雖然這些元素有5個價電子,但是要移除這5個價電子需要很大的能量,因此就目前所知,沒有任何離子化合物含有Bi5+Sb5+離子。
4.     這世上有三種五鹵化物(BiF5SbCl5SbF5),它們都是分子而非離子化合物。
5.     除了五氟化鉍BiF5、五氯化銻SbCl5和五氟化銻SbF5以外,沒有其他由5A族元素構成的五鹵化物。這是因為鉍和銻氧化數+5時,具有非常強的氧化能力。
6.     事實上,五氟化鉍是非常好的氟化劑fluorinating agent,能夠分解成氟分子fluorine三氟化鉍bismuth trifluoride
BiF5→BiF3F2
7.     比較常見的是含有Bi3+Sb3+離子的鹽類,例如Sb2(SO4)3Bi(NO3)3。含有Bi3+Sb3+離子的鹽類溶解於水中,產生的水合陽離子酸性非常強,舉例來說,Bi3+離子與水的反應如下:
Bi3+(aq)H2O(l)→BiO+(aq)2H+(aq)
BiO+稱為氧鉍離子。
8.     含有Bi3+Sb3+離子的鹽類,溶解於水產生的溶液,如果添加氯離子,會產生白色鹽類「氯化氧鉍BiOCl」沈澱。銻在溶液裡的化性十分類似。
9.     5A族元素生成的分子或離子,有的是與5A族元素形成3個共價鍵,有的是形成5個共價鍵,有的是形成6個共價鍵。
10. 形成三個共價鍵的例子有,NH3PH3NF3AsCl3。依據價電軌域模型VSEPR,每個分子都有未鍵結電子,呈現四面椎體構造
11. 5A族元素,除了氮以外,其餘的元素都能生成5個共價鍵的化合物,稱為MX5。氮的體積小,無法生成MX5這樣的分子。
12. 依據價電軌域模型VSEPRMX5分子外型為雙三角錐trigonal bipyramidal,中心原子為dsp3混成軌域
13. 分子能接受額外的電子對,生成含有6個共價鍵的離子。例如:
PF5F→PF6
離子為八面體,中心磷原子為d2sp3成軌域

14. 氣態的MX5是雙三角錐結構,固態的MX5則由MX4+MX6離子以11的比例混合而成MX4+是四面體,MX6是八面體,MX4+的中心原子是sp3混成軌域,MX6的中心原子是d2sp3混成軌域。
15. 舉例來說,固態的五氯化磷PCl5,還有pCl4+PCl6。固體的AsF3Cl2含有AsCl4+AsF6
16. 在氮之下5A族元素,形成π鍵的能力大幅下降。這可以解釋,元素氮組成的N2分子含有2π其他5A族元素則是生成含有單鍵的大型分子。舉例來說,氣態的磷P、砷As、銻Sb會形成P4As4Sb4分子。

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles;圖片來源/Elmhurst.educhemistrypartner.blogspot

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