Pnictógeno

Al igual que otros grupos, los miembros de esta familia manifiestan patrones similares en la configuración electrónica , especialmente en sus capas de valencia, lo que da lugar a tendencias en el comportamiento químico.

Este grupo tiene la característica definitoria de que cada elemento componente tiene 5 electrones en su capa de valencia , es decir, 2 electrones en la  subcapa s y 3 electrones desapareados en la  subcapa p. Por lo tanto, les  faltan 3 electrones para completar su capa de valencia en su estado no ionizado . El símbolo de término de Russell-Saunders del estado fundamental en todos los elementos del grupo es ⁴ S _{3 ⁄ 2} .

Los elementos más importantes de este grupo para la vida en la Tierra son el nitrógeno (N), que en su forma diatómica es el componente principal del aire, y el fósforo (P), que, al igual que el nitrógeno, es esencial para todas las formas de vida conocidas.

Los pnictógenos ejemplifican la transición de no metal a metal al descender en la tabla periódica: un no metal diatómico gaseoso (N), dos elementos que presentan muchos alótropos con conductividades y estructuras variables (P y As), y luego al menos dos elementos que solo forman estructuras metálicas en estado sólido (Sb y Bi; probablemente también Mc). Todos los elementos del grupo son sólidos a temperatura ambiente , excepto el nitrógeno, que es gaseoso a temperatura ambiente. El nitrógeno y el bismuto, a pesar de ser ambos pnictógenos, son muy diferentes en sus propiedades físicas. Por ejemplo, en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) , el nitrógeno es un gas no metálico transparente, mientras que el bismuto es un metal blanco plateado. ^{[ 11 ]}

Las densidades de los pnictógenos aumentan hacia los más pesados. La densidad del nitrógeno es de 0,001251 g/cm³ ^en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT). ^{[ 11 ]} La densidad del fósforo es de 1,82 g/cm³ ^en CNPT, la del arsénico es de 5,72 g/cm³ ^, la del antimonio es de 6,68 g/cm³ ^y la del bismuto es de 9,79 g/ ^cm³ . ^{[ 12 ]}

El nitrógeno tiene un punto de fusión de −210  °C y un punto de ebullición de −196  °C. El fósforo tiene un punto de fusión de 44  °C y un punto de ebullición de 280  °C. El arsénico es uno de los dos únicos elementos que se subliman a presión estándar; lo hace a 603  °C. El antimonio tiene un punto de fusión de 631  °C y un punto de ebullición de 1587  °C. El bismuto tiene un punto de fusión de 271  °C y un punto de ebullición de 1564  °C. ^{[ 12 ]}

La estructura cristalina del nitrógeno es hexagonal . La estructura cristalina del fósforo es cúbica . El arsénico, el antimonio y el bismuto tienen estructuras cristalinas romboédricas . ^{[ 12 ]}

Todos los pnictógenos hasta el antimonio tienen al menos un isótopo estable ; el bismuto no tiene isótopos estables, pero posee un radioisótopo primordial con una vida media mucho mayor que la edad del universo ( ^209Bi ) ; y todos los isótopos conocidos del moscovio son sintéticos y altamente radiactivos. Además de estos isótopos, en la naturaleza se encuentran trazas de ^13N , ^32P y 33P , junto con diversos isótopos ^de bismuto (distintos del ^209Bi ) en las cadenas de desintegración del torio y el uranio .

El término «pnictógeno» (o «pnigogen») deriva de la palabra griega antigua πνίγειν ( pnígein ), que significa «estrangular», en referencia a la propiedad asfixiante o sofocante del gas nitrógeno. ^{[ 14 ]} También puede usarse como regla mnemotécnica para los dos miembros más comunes, P y N. El término «pnictógeno» fue sugerido por el químico neerlandés Anton Eduard van Arkel a principios de la década de 1950. También se escribe «pnicógeno» o «pnigogen». El término «pnicógeno» es menos frecuente que el término «pnictógeno», y la proporción de artículos de investigación académica que utilizan «pnictógeno» con respecto a los que utilizan «pnicógeno» es de 2,5 a 1. ^{[ 4 ]} Proviene de la raíz griega πνιγ- (ahogar, estrangular), y por lo tanto, la palabra «pnictógeno» también hace referencia a los nombres en neerlandés y alemán para el nitrógeno ( stikstof y Stickstoff , respectivamente, «sustancia sofocante»: es decir, sustancia en el aire que dificulta la respiración). Por lo tanto, «pnictógeno» podría traducirse como «causa de sofocación». La palabra «pnictida» también proviene de la misma raíz. ^{[ 14 ]}

El nombre pentels (del griego πέντε , pénte , cinco) también se utilizó en algún momento para referirse a este grupo. ^{[ 15 ]}

El nitrógeno se puede producir mediante destilación fraccionada del aire. ^{[ 16 ]}

El método principal para producir fósforo es reducir los fosfatos con carbono en un horno de arco eléctrico . ^{[ 17 ]}

_{La mayor parte del} arsénico se prepara calentando el mineral arsenopirita en presencia de aire. Esto forma As₄O₆ , del cual se puede extraer _el arsénico mediante reducción con carbono. Sin embargo, también es posible obtener arsénico metálico calentando arsenopirita a 650-700 °  C sin oxígeno. ^{[ 18 ]}

En el caso de los minerales sulfurados, el método de producción de antimonio depende de su contenido. Si el mineral contiene entre un 25 % y un 45 % de antimonio en peso, se obtiene mediante fundición en alto horno . Si el mineral contiene entre un 45 % y un 60 % de antimonio en peso, se obtiene calentándolo, proceso conocido como liquidación. Los minerales con más del 60 % de antimonio en peso se someten a un proceso de desplazamiento químico con virutas de hierro del mineral fundido, lo que da como resultado un metal impuro.

Si un mineral de óxido de antimonio contiene menos del 30 % de antimonio en peso, se reduce en un alto horno. Si el mineral contiene cerca del 50 % de antimonio en peso, se reduce en un horno de reverbero .

Los minerales de antimonio con sulfuros y óxidos mixtos se funden en un alto horno. ^{[ 19 ]}

Los minerales de bismuto existen, en particular en forma de sulfuros y óxidos, pero es más económico producir bismuto como subproducto de la fundición de minerales de plomo o, como en China, de minerales de tungsteno y zinc. ^{[ 20 ]}

El moscovio se produce átomo a átomo en aceleradores de partículas disparando un haz de iones de calcio-48 contra americio-243 hasta que los núcleos se fusionan. ^{[ 21 ]}

El nitrógeno gaseoso es completamente no tóxico , pero inhalarlo puro es mortal, ya que provoca asfixia por nitrógeno . ^{[ 22 ]} La acumulación de burbujas de nitrógeno en la sangre, como las que pueden producirse durante el buceo , puede causar una afección conocida como enfermedad por descompresión . Muchos compuestos nitrogenados, como el cianuro de hidrógeno y los explosivos a base de nitrógeno, también son altamente peligrosos. ^{[ 13 ]}

El fósforo blanco , un alótropo del fósforo, es tóxico;  una dosis letal es de 1 mg por kg de peso corporal. ^{[ 11 ]} Generalmente, el fósforo blanco causa la muerte en humanos una semana después de su ingestión, al atacar el hígado . La inhalación de fósforo en estado gaseoso puede provocar una enfermedad industrial llamada " mandíbula fosfórica ", que erosiona el hueso de la mandíbula. El fósforo blanco también es altamente inflamable. Algunos compuestos organofosforados pueden bloquear fatalmente ciertas enzimas en el cuerpo humano. ^{[ 13 ]}

El arsénico elemental es tóxico, al igual que muchos de sus compuestos inorgánicos ; sin embargo, algunos de sus compuestos orgánicos pueden promover el crecimiento en pollos. ^{[ 11 ]} La dosis letal de arsénico para un adulto típico es de 200  mg y puede causar diarrea, vómitos, cólicos, deshidratación y coma. La muerte por envenenamiento con arsénico suele ocurrir en un día. ^{[ 13 ]}

El antimonio es ligeramente tóxico. ^{[ 22 ]} Además, el vino macerado en recipientes de antimonio puede provocar vómitos . ^{[ 11 ]} Cuando se ingiere en grandes dosis, el antimonio causa vómitos en la víctima, quien luego parece recuperarse antes de morir varios días después. El antimonio se adhiere a ciertas enzimas y es difícil de eliminar. La estibina , o SbH ₃ , es mucho más tóxica que el antimonio puro. ^{[ 13 ]}

El bismuto en sí mismo es en gran medida no tóxico , aunque su consumo excesivo puede dañar el hígado. Solo se ha reportado un caso de muerte por envenenamiento con bismuto. ^{[ 13 ]} Sin embargo, el consumo de sales de bismuto solubles puede oscurecer las encías. ^{[ 11 ]}

El moscovio es demasiado inestable para realizar cualquier prueba química de toxicidad.