Groupe 15 : le groupe de l'azote (pnictogènes)
Le groupe 15 contient l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth et l'élément synthétique moscovium. Chaque atome a cinq électrons externes, dont trois non appariés ; les membres les plus légers forment donc généralement trois liaisons, comme dans l'ammoniac (NH₃). Comme le groupe 14, la colonne va des non-métaux en haut à un métal en bas.
Position dans le tableau périodique
Éléments de ce groupe
Cinq électrons externes : ns² np³
Chaque configuration se termine par ns² np³, de l'azote ([He] 2s² 2p³) au bismuth ([Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³). À trois électrons de l'octet, ces atomes peuvent en gagner trois pour former des ions comme l'ion nitrure N³⁻, ou en partager trois dans des liaisons covalentes, comme dans l'ammoniac et la phosphine (PH₃).
Ils présentent aussi les états d'oxydation positifs +3 et +5. L'azote couvre la plus large gamme, de −3 dans l'ammoniac à +5 dans l'acide nitrique (HNO₃), tandis que le bismuth, en bas, est surtout +3.
Du gaz au métal
L'azote est un gaz de molécules N₂ qui fond à 63,15 K, tandis que le phosphore blanc est un solide cireux qui fond à 317,3 K. L'arsenic et l'antimoine sont des métalloïdes gris, et le bismuth est un métal cassant. L'électronégativité passe de 3,04 pour l'azote à 2,19 pour le phosphore et 2,02 pour le bismuth, et la première énergie d'ionisation diminue de moitié, de 14,534 eV à 7,289 eV. La masse volumique grimpe de 1,823 g/cm³ pour le phosphore à 9,78 g/cm³ pour le bismuth.
Où rencontrer le groupe 15
L'azote représente environ 78 % de l'air, et l'azote et le phosphore sont les N et P que l'on lit sur les sacs d'engrais. Le phosphore relie les unités de l'ADN et stocke l'énergie dans l'ATP, et le phosphore rouge se trouve dans la bande de frottement d'une boîte d'allumettes. Les composés de l'arsenic sont de célèbres poisons, pourtant l'arséniure de gallium est utilisé dans l'électronique rapide. L'antimoine aide les plastiques à résister au feu, et le bismuth se retrouve dans les remèdes roses contre les maux d'estomac et dans les alliages des sprinklers anti-incendie.
Des noms et une lente surprise
Le nom pnictogène vient d'un mot grec signifiant étouffer, car l'azote gazeux pur asphyxie. On a longtemps cru que le bismuth était l'élément stable le plus lourd, mais en 2003, des scientifiques ont découvert que le bismuth 209 est très légèrement radioactif, avec une demi-vie plus d'un milliard de fois supérieure à l'âge de l'Univers. Le moscovium (115) n'a été produit que quelques atomes à la fois ; ses propriétés sont donc prédites, et non mesurées.
Groupe 15 : propriétés le long du groupe
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| 7 | Azote | N | 5 | −3 | 3,04 | 155 | 63,15 K (-210 °C) | 1,251 g/L |
| 15 | Phosphore | P | 5 | −3 | 2,19 | 180 | 317,3 K (44,2 °C) | 1,823 g/cm³ |
| 33 | Arsenic | As | 5 | −3 | 2,18 | 185 | 1 090 K (816,8 °C) | 5,727 g/cm³ |
| 51 | Antimoine | Sb | 5 | −3 | 2,05 | 206 | 903,78 K (630,6 °C) | 6,697 g/cm³ |
| 83 | Bismuth | Bi | 5 | +3, +5 | 2,02 | 207 | 544,7 K (271,6 °C) | 9,78 g/cm³ |
| 115 | Moscovium | Mc | 5 | — | — | — | — | — |