Nhóm 15: nhóm nitơ (pnictogen)

Năm electron lớp ngoài: ns² np³

Mỗi cấu hình kết thúc bằng ns² np³, từ nitơ ([He] 2s² 2p³) đến bismut ([Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³). Còn thiếu ba electron nữa là đủ bát tử, các nguyên tử này có thể nhận ba electron để tạo ion như ion nitrua N³⁻, hoặc dùng chung ba electron trong liên kết cộng hóa trị, như trong amoniac và photphin (PH₃).

Chúng cũng thể hiện các trạng thái oxi hóa dương +3 và +5. Nitơ có phạm vi rộng nhất, từ −3 trong amoniac đến +5 trong axit nitric (HNO₃), trong khi bismut, ở dưới cùng, chủ yếu là +3.

Từ chất khí đến kim loại

Nitơ là chất khí gồm các phân tử N₂ nóng chảy ở 63,15 K, trong khi photpho trắng là chất rắn dạng sáp nóng chảy ở 317,3 K. Asen và antimon là các á kim màu xám, còn bismut là kim loại giòn. Độ âm điện giảm từ 3,04 ở nitơ xuống 2,19 ở photpho và 2,02 ở bismut, còn năng lượng ion hóa thứ nhất giảm một nửa, từ 14,534 eV xuống 7,289 eV. Khối lượng riêng tăng từ 1,823 g/cm³ ở photpho lên 9,78 g/cm³ ở bismut.

Bạn gặp nhóm 15 ở đâu

Nitơ chiếm khoảng 78% không khí, và nitơ cùng photpho là chữ N và P trên các bao phân bón. Photpho nối các đơn vị của DNA và tích trữ năng lượng trong ATP, và photpho đỏ có trong dải quẹt của hộp diêm. Các hợp chất của asen là chất độc khét tiếng, nhưng gali asenua được dùng trong điện tử tốc độ cao. Antimon giúp chất dẻo chống cháy, còn bismut có trong thuốc dạ dày màu hồng và hợp kim của vòi phun chữa cháy.

Những cái tên và một bất ngờ chậm rãi

Tên pnictogen bắt nguồn từ một từ Hy Lạp nghĩa là làm ngạt thở, vì khí nitơ nguyên chất gây ngạt. Bismut từng được cho là nguyên tố bền nặng nhất, nhưng năm 2003 các nhà khoa học phát hiện bismut-209 có tính phóng xạ rất yếu, với chu kì bán rã hơn một tỉ lần tuổi của vũ trụ. Moscovi (115) mới chỉ được tạo ra từng vài nguyên tử một, nên các tính chất của nó được dự đoán chứ không phải đo được.