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Anorganische Chemie

5. Hauptgruppe des PSE, Stickstoffgruppe

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5. Hauptgruppe, Stickstoffgruppe
5. Hauptgruppe, Stickstoffgruppe

In dieser Gruppe, der Stickstoffgruppe, befinden sich Elemente mit fünf Valenzelektronen in ihrer Valenzschale, somit fehlen ihnen 3 Elektronen für die Edelgaskonfiguration. Man bezeichnet diese Gruppe auch als Stickstoff-Gruppe bzw. Stickstoff-Phosphor-Gruppe. Namensgebend sind hier die ersten Elemente dieser Gruppe.

Merke

Hier klicken zum AusklappenZukünftig könnte die 5. Hauptgruppe auch „Pentele“ heißen, diese Namensänderung ist aber noch offen.

Generell besitzt diese Gruppe einen metallischen Charakter, welcher mit steigender Ordnungszahl zunimmt. Besitzt Stickstoff noch die Ionisierungsenergie eines Nichtmetalls, so ist die Ionisierungsenergie von Bismut schon derart hoch wie es für ein Metall charakteristisch ist.

Ausgehend von der Höhe der Ionisierungsenergie zählen Stickstoff, Phosphor zu den Nichtmetallen, Arsen und Antimon zu den Halbmetallen und Bismut zu den Metallen.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen

Elemente der 5. Hauptgruppe: Stickstoff (S), Phosphor (P), Arsen (Ar), Antimon (Sb), Bismut (Bi), Ununpentium (Uup) (neues Element).  

Beispiel

Hier klicken zum AusklappenStickstoff ist eines der am meisten verbreitetsten Elemente auf unserem Planeten. Während Sie diesen Satz lesen atmen Sie Stickstoff ein und aus. Denn die Luft, die uns umgibt, besteht aus ca. 78 Vol-% aus Stickstoff.  

Beispiel

Hier klicken zum Ausklappen"Chamäleon" Phosphor: Phosphor kommt in vier allotropen Modifikationen vor: Weißer, roter, schwarzer und violetter Phosphor. Für jede dieser Phosphortypen existieren verschiedene Kirstallstrukturen, wodurch es zu großen Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften und der Reaktivität kommt.

Phosphor zählt grundsätzlich zu den Nichtmetallen, aber modifiziert als schwarzer Phosphor zählt es zu den Halbmetallen [Halbleitereigenschaften]. 

Versuchsvideo: Ammoniakspringbrunnen

Video: 5. Hauptgruppe des PSE, Stickstoffgruppe

Mit diesem Versuch soll die Hygroskopie von Ammoniakgas gezeigt werden. Das Gas ist einem umgedrehten Rundkolben mit Gaseinleitungsrohr eingeschlossen. Das Rohr zeigt in eine Schüssel mit Wasser, welches mit Phenolphthalein versetzt ist. Zu Beginn muss durch Drücken des Pipettenhütchens am seitlichen Glasrohr, Wasser bis zur Spitze des längeren Rohres gepumpt werden. Kommt das Wasser in Kontakt mit dem gasförmigen Ammoniak, so entsteht durch das schnelle Lösen des Gases im Wasser ein Unterdruck, der weiteres Wasser in den Kolben zieht, bis aller gasförmiger Ammoniak gelöst ist. Der Indikator Phenolphthalein zeigt an, dass die entstandene Lösung basisch ist.

Versuchsvideo: Distickstofftrioxid $ N_2O_3 $

Video: 5. Hauptgruppe des PSE, Stickstoffgruppe

Durch Zugabe von eisgekühlter Schwefelsäure zu einer kalten, gesättigten Natriumnitritlösung, entstehen nebeneinander Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid $ NO_2 $ (dieses durch Kontakt von NO mit Luftsauerstoff). Zu sehen ist dies durch die Bildung des braunen Gases $ NO_2 $. Beide Oxide vereinigen sich zu Distickstofftrioxid $ N_2O_3 $, welches nur bei niedrigen Temperaturen beständig ist und eine tiefblaue Farbe besitzt. Die Lösung färbt sich deshalb blau. Das $ N_2O_3 $ ist das Anhydrid der salpetrigen Säure $HNO_2 $.

 $ 2NaNO_2 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + NO + NO_2 $

$ NO + NO_2 \rightarrow N_2O_3 $

Das $ N_2O_3 $ ist das Anhydrid der salpetrigen Säure $ HNO_2 $.

 Versuchsvideo: Phosphatnachweis

Video: 5. Hauptgruppe des PSE, Stickstoffgruppe

Wird zu einer ammoniakalischen, Phosphationen enthaltenden Lösung eine magnesiumhaltige Lösung gegeben, so entsteht ein farbloser Niederschlag von Ammoniummagnesiumphosphat $ NH_4MgPO_4$ (sog. Tripelsalz, Tripelphosphat).
Wird zu einer phosphathaltigen Lösung Silbernitrat $ AgNO_3$ zugegeben, so entsteht ein hellgelber Niederschlag von $ Ag_3PO_4$.

Versuchsvideo: Weißer Phosphor - Selbstentzündung

Video: 5. Hauptgruppe des PSE, Stickstoffgruppe

Weißer Phosphor ist zwar nicht in Wasser löslich, kann jedoch mit Schwefelkohlenstoff $ CS_2$ sehr gut gelöst werden. In Lösung gebracht, kann der Phosphor fein verteilt auf Filterpapier verteilt werden. Ist genügend Lösemittel verdampft, entzündet sich der Phosphor spontan am Luftsauerstoff.

Ordnungszahlen, Elektronegativität und atomare Masse:

Stickstoff: 7 | 3,1 | 14,00 (in u)

Phosphor: 15 | 2,1 | 30,96

Arsen: 33 | 2,2 | 74,92

Antimon: 51 | 1,8 | 121,75

Bismut: 83 | 1,7 | 208,98

Ununpentium: 115 | ? | ?