15족: 질소족(프닉토젠)
15족에는 질소, 인, 비소, 안티모니, 비스무트와 인공 원소인 모스코븀이 속합니다. 모든 원자는 바깥쪽 전자가 5개이며 그중 3개는 짝을 이루지 않아서, 더 가벼운 구성원은 암모니아(NH₃)처럼 보통 세 개의 결합을 만듭니다. 14족처럼 이 열도 위쪽의 비금속에서 아래쪽의 금속까지 이어집니다.
바깥쪽 전자 다섯: ns² np³
전자 배치는 질소([He] 2s² 2p³)부터 비스무트([Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³)까지 모두 ns² np³로 끝납니다. 옥텟까지 전자가 3개 모자라므로, 이 원자들은 전자 세 개를 얻어 질화물 이온 N³⁻ 같은 이온이 되거나, 암모니아와 포스핀(PH₃)처럼 공유 결합으로 세 개를 공유할 수 있습니다.
또한 +3과 +5의 양의 산화 상태도 보입니다. 질소는 암모니아의 −3에서 질산(HNO₃)의 +5까지 가장 넓은 범위를 가지며, 맨 아래의 비스무트는 주로 +3입니다.
기체에서 금속으로
질소는 N₂ 분자로 이루어진 기체이며 63.15 K에서 녹고, 백린은 밀랍 같은 고체로 317.3 K에서 녹습니다. 비소와 안티모니는 회색 준금속이고, 비스무트는 잘 부서지는 금속입니다. 전기 음성도는 질소의 3.04에서 인의 2.19, 비스무트의 2.02로 낮아지고, 제1 이온화 에너지는 14.534 eV에서 7.289 eV로 절반 가까이 줄어듭니다. 밀도는 인의 1.823 g/cm³에서 비스무트의 9.78 g/cm³로 올라갑니다.
15족을 만나는 곳
질소는 공기의 약 78%를 차지하며, 비료 포대에 적힌 N과 P는 질소와 인입니다. 인은 DNA의 단위들을 연결하고 ATP에 에너지를 저장하며, 적린은 성냥갑의 마찰면에 들어 있습니다. 비소 화합물은 악명 높은 독이지만, 비소화 갈륨은 고속 전자 기기에 쓰입니다. 안티모니는 플라스틱이 불에 잘 견디게 돕고, 비스무트는 분홍색 위장약과 스프링클러 합금에 들어 있습니다.
이름과 느린 반전
프닉토젠이라는 이름은 순수한 질소 기체가 질식을 일으키기 때문에 '숨 막히게 하다'를 뜻하는 그리스어에서 왔습니다. 비스무트는 오랫동안 가장 무거운 안정 원소로 여겨졌지만, 2003년 과학자들은 비스무트-209가 아주 약간 방사성이며 반감기가 우주의 나이보다 10억 배 넘게 길다는 것을 알아냈습니다. 모스코븀(115)은 한 번에 몇 개의 원자만 만들어졌기 때문에 성질은 측정된 것이 아니라 예측된 것입니다.
15족: 족을 따라 내려갈 때의 성질
열 제목을 누르면 정렬돼요.
| 7 | 질소 | N | 5 | −3 | 3.04 | 155 | 63.15 K (-210 °C) | 1.251 g/L |
| 15 | 인 | P | 5 | −3 | 2.19 | 180 | 317.3 K (44.2 °C) | 1.823 g/cm³ |
| 33 | 비소 | As | 5 | −3 | 2.18 | 185 | 1,090 K (816.8 °C) | 5.727 g/cm³ |
| 51 | 안티모니 | Sb | 5 | −3 | 2.05 | 206 | 903.78 K (630.6 °C) | 6.697 g/cm³ |
| 83 | 비스무트 | Bi | 5 | +3, +5 | 2.02 | 207 | 544.7 K (271.6 °C) | 9.78 g/cm³ |
| 115 | 모스코븀 | Mc | 5 | — | — | — | — | — |