Общая характеристика

Главную подгруппу V группы составляют азот, фосфор, мы­шьяк, сурьма и висмут. Каждый из элементов имеет электронную конфигурацию на внешнем уровне ns²nр³ и может проявлять в своих соединениях степень окисления от -3 до +5. Азот и фосфор — типичные неметаллы, мышьяк проявляет и металлические свойства, сурьма и висмут — типичные металлы. В отличие от всех других, в V группе периодической системы очень резко изменяются свойства составляющих ее элементов.

Азот при обычных условиях — газ без цвета и запаха, со­стоящий из двухатомных молекул N₂. Природный азот состоит из двух изотопов: ¹⁴N (99,6%) и ¹⁵N (0,4%). Первый из них играет важную роль в ядерных реакциях, протекающих в атмосфере под воздействием космических лучей:

Измерение активности образующегося радиоактивного угле­рода используют в археологии для определения «возраста» углеродсодержащих веществ.

Азот — основной компонент воздуха (78% по объему). Кроме того, азот входит в состав растений и организмов животных в форме белков. Растения синтезируют белки, используя нитраты из почвы. Нитраты образуются там из атмосферного азота и ам­монийных соединений, имеющихся в почве. Процесс превраще­ния атмосферного азота в форму, усвояемую растениями и жи­вотными, называется связыванием (или фиксацией) азота. Связывание азота может происходить двумя способами:

1) Во время разряда молний некоторое количество азота и кислорода в атмосфере соединяется с образованием оксидов азота. Они растворяются в воде, образуя разбавленную азотную кислоту, которая, в свою очередь, образует нитраты в почве.

2) Атмосферный азот под действием особых бактерий непосредственно превращается в нитраты. Некоторые из таких бактерий присутствуют в почве, другие — в узелках корневой системы клубеньковых растений.

Нитраты также вносятся в почву в форме удобрений. Растения усваивают нитраты из почвы через свою корневую систему. После смерти растений и животных их белки разлагаются, образуя соединения аммония. Эти соединения в конце концов превращаются гнилостными бактериями в нитраты, которые остаются в почве, и азот, который возвращается в атмосферу.

Все эти процессы являются составными частями круговорота азота в природе.

Фосфор — «элемент-одиночка»; известен его единственный стабильный изотоп ³¹Р. Фосфор, как и азот, тоже является одним из незаменимых для жизни элементов и входит в состав всех жи­вых организмов. Он содержится в костных тканях и необходим животным в процессах обмена веществ для накопления энергии. Простое вещество при обычных условиях существует в виде це­лого ряда аллотропных модификаций, точное число которых до сих пор является предметом дискуссий. Главные из них — белый, красный и черный фосфор, которые при определенных условиях могут взаимопревращаться. Все аллотропы химически активны (особенно белый) и взаимодействуют со многими веществами, поэтому в свободном состоянии в природе фосфор не встречает­ся, а входит в состав минералов типа апатитов ЗСа₃(PO)₄∙CaF₂ и фосфатов Са₃(РО₄)₂.