कक्षा XI में, आपने सीखा है कि $p$-ब्लॉक तत्व परमाणु सारणी के समूह 13 से 18 में रखे गए हैं। उनकी मूल आवर्त आवर्त इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $n s^{2} n p^{1-6}$ है (हीलियम को छोड़कर, जिसका विन्यास $1 \mathrm{~s}^{2}$ है)। $p$-ब्लॉक तत्वों की जैसे अन्य तत्वों की, उनकी गुणवत्ता आयतन, आयनीकरण ऊष्मागतिकी, इलेक्ट्रॉन ग्रहण ऊष्मागतिकी और विषम इलेक्ट्रॉनीकीता द्वारा महत्वपूर्ण प्रभाव ग्रहण करती है। दूसरी अवधि में $d-$ ओर्बिटल्स की अनुपस्थिति और गहरे तत्वों (तीसरी अवधि से आरंभ करके) में $d$ या $d$ और $f$ ओर्बिटल्स की उपस्थिति तत्वों की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। इसके अतिरिक्त, धातु, धातुस्थितियों और गैर-धातु इन तत्वों के रसायन की विविधता लाने वाले तीन प्रकार के तत्वों की उपस्थिति है।

कक्षा XI में परमाणु सारणी के $p$-ब्लॉक के समूह 13 और 14 के तत्वों के रसायन को सीखकर, आप इस यूनिट में आगे के समूहों के तत्वों के रसायन की जानकारी प्राप्त करेंगे।

7.1 समूह 15 के तत्व

समूह 15 में नाइट्रोजन, फॉस्फरस, आर्सेनिक, एंटीमोनी, बिस्मथ और मोस्कोवियम शामिल हैं। समूह की नीचे जाने पर, गैर-धातु से धातु के माध्यम के माध्यम से धातुस्थितियों के चरम तक एक स्थानांतरण होता है। नाइट्रोजन और फॉस्फरस गैर-धातुएं हैं, आर्सेनिक और एंटीमोनी धातुस्थितियाँ हैं, और बिस्मथ और मोस्कोवियम प्राकृतिक धातुएं हैं।

7.1.1 उपस्थिति

आयामी नाइट्रोजन वायुमंडल के $78 %$ आयाम में घनत्व से बना है। पृथ्वी की ग्रहाचर में, यह सोडियम नाइट्रेट, $\mathrm{NaNO_3}$ (जिसे चिली सल्फेट कहते हैं) और पोटाशियम नाइट्रेट (भारतीय सल्फेट) के रूप में पाया जाता है। यह प्राणियों और पौधों में प्रोटीन के रूप में पाया जाता है। फॉस्फरस अपेटाइट परिवार के खनिजों में पाया जाता है, $\mathrm{Ca_9}\left(\mathrm{PO_4}\right)_6$। $\mathrm{CaX_2}(\mathrm{X}=\mathrm{F}, \mathrm{Cl}$ या $\mathrm{OH})$ (जैसे, फ्लोरोएपेटाइट $\left.\mathrm{Ca_9} \left(\mathrm{PO_4}\right)_6 \cdot \mathrm{CaF_2}\right.$) जो फॉस्फेट चट्टानों के मुख्य घटक हैं। फॉस्फरस प्राणियों और पौधों की दैहिकता का एक आवश्यक घटक है। यह हड्डियों में भी और जीवित कोशिकाओं में पाया जाता है। फॉस्फोप्रोटीन्स दूध और अंडों में पाए जाते हैं। आर्सेनिक, एंटीमोनी और बिस्मथ मुख्यतः सल्फाइड खनिजों के रूप में पाए जाते हैं। यहाँ, मोस्कोवियम को छोड़कर, इस समूह के अन्य तत्वों के महत्वपूर्ण परमाणु और भौतिक गुण एवं उनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास तालिका 7.1 में दिए गए हैं।

समूह के कुछ परमाणु, भौतिक और रसायनिक गुणों के प्रवृत्ति नीचे चर्चा की गई है।

7.1.2 इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

इन तत्वों का मूल आवर्त आवर्त इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ns2np3 है। इन तत्वों में s ओर्बिटल पूरी तरह भरा हुआ है और p ओर्बिटल्स आधे हैं, जिससे उनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास अतिरिक्त स्थिर हो जाता है।

7.1.3 परमाणु और आयन त्रिज्या

सहसंयुग और आयन (एक विशेष अवस्था में) त्रिज्या समूह की नीचे बढ़ती है। N से P तक सहसंयुग त्रिज्या में एक महत्वपूर्ण वृद्धि होती है। हालाँकि, As से Bi तक सहसंयुग त्रिज्या में केवल एक छोटी वृद्धि देखी जाती है। इसके कारण गहरे सदस्यों में पूरी तरह भरे द और/या f ओर्बिटल्स की उपस्थिति है।

7.1.4 आयनीकरण ऊष्मागतिकी

परमाणु आकार में धीमी वृद्धि के कारण समूह की नीचे आयनीकरण ऊष्मागतिकी कम होती है। अतिरिक्त स्थिर आधे भरे $p$ ओर्बिटल्स के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और छोटे आकार के कारण, समूह 15 के तत्वों की आयनीकरण ऊष्मागतिकी संबंधित अवधियों के समूह 14 के तत्वों की आयनीकरण ऊष्मागतिकी से बहुत अधिक है। अपेक्षित अनुक्रम में आनुवांशिक आयनीकरण ऊष्मागतिकी, $\Delta_{i} \mathrm{H_1}<\Delta_{i} \mathrm{H_2}<\Delta_{i} \mathrm{H_3}$ (तालिका 7.1) है।

7.1.5 विषम इलेक्ट्रॉनीकीता

सामान्यतः, समूह की नीचे वृद्धि के साथ विषम इलेक्ट्रॉनीकीता मूल्य कम होता है। हालाँकि, गहरे तत्वों में, अंतर उतना ही प्रभावशाली नहीं है।

7.1.6 भौतिक गुण

इस समूह के सभी तत्व बहुआयामी हैं। डाइनाइट्रोजन एक द्विआयामी गैस है जबकि अन्य सभी ठोस हैं। धातु का चरम समूह की नीचे बढ़ता है। नाइट्रोजन और फॉस्फरस गैर-धातुएं हैं, आर्सेनिक और एंटीमोनी धातुस्थितियाँ हैं और बिस्मथ एक धातु है। इसके कारण आयनीकरण ऊष्मागतिकी में कमी और परमाणु आकार में वृद्धि है। सामान्यतः, गुण समूह में शीर्ष से नीचे बढ़ते हैं लेकिन पлав बिस्मथ तक उठता है और फिर बिस्मथ तक कम हो जाता है। नाइट्रोजन को छोड़कर, सभी तत्व अल्लोट्रोपी दिखाते हैं।

7.1.7 रसायनिक गुण

ऑक्सीडेशन स्थितियाँ और रसायनिक प्रतिक्रियात्मकता में प्रवृत्ति

इन तत्वों की सामान्य ऑक्सीडेशन स्थितियाँ $-3,+3$ और +5 हैं। आकार और धातु के चरम में वृद्धि के कारण -3 ऑक्सीडेशन स्थिति दिखाने की प्रवृत्ति समूह की नीचे कम होती है। वास्तव में समूह के अंतिम सदस्य, बिस्मथ को -3 ऑक्सीडेशन स्थिति में कोई भी यौगिक कम बनाता है। +5 ऑक्सीडेशन स्थिति की स्थिरता समूह की नीचे कम होती है। एकमात्र अच्छी तरह से प्रारूपित $\mathrm{Bi}(\mathrm{V})$ यौगिक $\mathrm{BiF_5}$ है। +5 ऑक्सीडेशन स्थिति की स्थिरता कम होती है और +3 स्थिति की स्थिरता बढ़ती है (इन्टर्ट पियर प्रभाव के कारण) समूह की नीचे। नाइट्रोजन $+1,+2,+4$ ऑक्सीडेशन स्थितियाँ भी दिखाता है जब यह ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। फॉस्फरस कुछ ऑक्सोएसिड में +1 और +4 ऑक्सीडेशन स्थितियाँ भी दिखाता है। नाइट्रोजन के मामले में, +1 से +4 तक के सभी ऑक्सीडेशन स्थितियाँ अम्लीय घटक में विभाजन करने की प्रवृत्ति रखती हैं। उदाहरण के लिए

$$ 3 \mathrm{HNO_2} \rightarrow \mathrm{HNO_3}+\mathrm{H_2} \mathrm{O}+2 \mathrm{NO} $$

इसी तरह, फॉस्फरस के मामले में कर्बन और आम्ल दोनों में +5 और –3 दोनों में लगभग सभी मध्यवर्ती ऑक्सीडेशन स्थितियाँ विभाजन कर देती हैं। हालाँकि, आर्सेनिक, एंटीमोनी और बिस्मथ के मामले में +3 ऑक्सीडेशन स्थिति विभाजन के सापेक्ष बार-बार अधिक स्थिर बन जाती है।

नाइट्रोजन को बंधन करने के लिए केवल चार (एक $s$ और तीन $p$) ओर्बिटल्स उपलब्ध होते हैं इसलिए यह अधिकतम $d$ सहसंयुगता तक सीमित है। गहरे तत्वों के मामले में, बाहरी आवर्त आवर्त में खाली $d$ ओर्बिटल्स होते हैं जिनका उपयोग बंधन (सहसंयुगता) के लिए किया जा सकता है और इसलिए, जैसे $\mathrm{PF_6}^{-}$, उनकी सहसंयुगता बढ़ जाती है।

नाइट्रोजन के विचलनात्मक गुण

नाइट्रोजन इस समूह के अन्य सदस्यों से अलग है क्योंकि यह छोटा आकार, उच्च विषम इलेक्ट्रॉनीकीता, उच्च आयनीकरण ऊष्मागतिकी और $d$ ओर्बिटल्स की अनुपलब्धता के कारण है। नाइट्रोजन को आपस में और अन्य तत्वों के साथ $p \pi-p \pi$ बहुआयामी बंधन बनाने की अद्वितीय क्षमता है जिनका छोटा आकार और उच्च विषम इलेक्ट्रॉनीकीता है (जैसे, C, O)। इस समूह के गहरे तत्व $p \pi-p \pi$ बंधन नहीं बनाते क्योंकि उनके परमाणु ओर्बिटल्स इतने बड़े और फैले होते हैं कि वे प्रभावी ओवरलैप नहीं कर सकते। इस प्रकार, नाइट्रोजन द्विआयामी आयाम के साथ एक त्रिआयामी बंधन (एक $s$ और दो $p$) के साथ दो परमाणु के बीच मौजूद है। इसके परिणामस्वरूप, उसकी बंधन ऊष्मागतिकी $\left(941.4 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$ बहुत उच्च है। विपरीत, फॉस्फरस, आर्सेनिक और एंटीमोनी $\mathrm{P}-\mathrm{P}, \mathrm{As}-\mathrm{As}$ और $\mathrm{Sb}-\mathrm{Sb}$ के रूप में एकल बंधन बनाते हैं जबकि बिस्मथ तत्व स्थिति में धातु के बंधन बनाता है। हालाँकि, उच्च आंतरिक इलेक्ट्रॉन प्रतिरोध के कारण, छोटे बंधन दूरी के कारण, एकल $\mathrm{N}-\mathrm{N}$ बंधन एकल $\mathrm{P}-\mathrm{P}$ बंधन से कम शक्तिशाली है। इसके परिणामस्वरूप नाइट्रोजन में कैटेनेशन प्रवृत्ति कम है। नाइट्रोजन के रसायन को प्रभावित करने वाला दूसरा कारक $d$ ओर्बिटल्स की अनुपस्थिति है। सहसंयुगता को चार तक सीमित करके, नाइट्रोजन $d \pi-p \pi$ बंधन नहीं बना सकता क्योंकि गहरे तत्व $\mathrm{R_3} \mathrm{P}=\mathrm{O}$ या $\mathrm{R_3} \mathrm{P}=\mathrm{CH_2}\mathrm{R}=$ अल्किल समूह के उदाहरण के लिए यह कर सकते हैं। फॉस्फरस और आर्सेनिक $\boldsymbol{d} \pi-\boldsymbol{d} \pi$ बंधन भी अदृश्य धातुओं के साथ बना सकते हैं जब उनके $\mathrm{P}\left(\mathrm{C_2} \mathrm{H_5}\right)_{3}$ और $\mathrm{As}\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right)_3$ जैसे यौगिक लिगेंड के रूप में कार्य करते हैं।

(एक) हाइड्रोजन के प्रति प्रतिक्रियात्मकता: समूह 15 के सभी तत्व $\mathrm{EH_3}$ प्रकार के हाइड्राइड्स बनाते हैं जहाँ $\mathrm{E}=\mathrm{N}, \mathrm{P}, \mathrm{As}, \mathrm{Sb}$ या $\mathrm{Bi}$। इन हाइड्राइड्स के कुछ गुण तालिका 7.2 में दिए गए हैं। हाइड्राइड्स द्वारा उनकी गुणों में नियमित वर्गीकरण देखा जाता है। $\mathrm{NH_3}$ से $\mathrm{BiH_3}$ तक हाइड्राइड्स की स्थिरता बंधन तोड़ने की ऊष्मागतिकी से देखा जा सकता है के आधार पर कम होती है। इसके परिणामस्वरूप, हाइड्राइड्स की कमजोरी बढ़ती है। अमोनिया केवल एक हल्की कमजोरी का एजेंट है जबकि $\mathrm{BiH_3}$ सभी हाइड्राइड्स में सबसे अधिक कमजोरी का एजेंट है। $\mathrm{NH_3}>\mathrm{PH_3}>\mathrm{AsH_3}>\mathrm{SbH_3} \geq \mathrm{BiH_3}$ क्रम में आम्लता भी कम होती है।

तालिका