Nitrogeno y elementos del grupo 15

La familia del nitrógeno

Quizás la característica más interesante de los elementos del grupo 15 es que dentro del grupo aparecen tanto las propiedades de metales como las de no metales, incluso en mayor medida que en los elementos del grupo 16. Las configuraciones electrónicas de los elementos proporcionan sólo una indicación limitada de su comportamiento metálico o no metálico. En este grupo, además, coexisten dos de los elementos más diferentes entre sí: el inerte dinitrógeno y el reactivo fósforo, P₄.
Las configuraciones electrónicas de la capa más externa de los elementos pertenecientes al grupo 15 es del tipo: ns²np³, lo que les confiere una especial estabilidad (capa llena ns² + capa semillena np³). Esta estabilidad se pone de manifiesto en las elevadas energía de ionización de los elementos de este grupo respecto de los de grupos vecinos. Esta configuración electrónica conduce a varias posibilidades de formación de compuestos estables. Una posibilidad es ganar o compartir tres electrones en la capa de valencia proporcionando al átomo del grupo 15 un octeto completo. Esto es especialmente probable para los átomos más pequeños de N y P. Para los átomos más grandes, As, Sb y Bi, el conjunto de electrones p3 puede estar implicado en la formación de compuestos, dando el estado de oxidación +3. En algunos casos, pueden estar implicados los cinco electrones de la capa externa, obteniéndose compuestos en estado de oxidación +5.
En la Tabla 1 se han incluido varias propiedades físicas y atómicas de los elementos del grupo 15. Observe la habitual disminución de la energía de ionización al aumentar el número atómico. Esto establece el orden del carácter metálico dentro del grupo. El nitrógeno y el fósforo son no metálicos, el arsénico y el antimonio son metaloides y el bismuto es un metal. Las electronegatividades indican un alto grado de carácter no metálico para el nitrógeno y menor grado para los restantes miembros del grupo.

Tabla 1. Propiedades de los elementos del grupo 16

Propiedad	Nitógeno	Fósforo	Arsénico	Antimonio	Bismuto
Coef. elect.	2s2p3	3s2p3	4s2p3	5s2p3	6s2p3
P. fusión (ºC)	-210	44*	614	631	271
P. ebullición (ºC)	-196	280		1587	1564
R. atómico (pm)	75	110	120	140	150
I1 (KJ/mol)	1402	1012	947	834	703
Electronegatividad	3.0	2.1	2.0	1.9	1.9

* Fósforo blanco
Otra evidencia del carácter metálico creciente es la facilidad para formar especies catiónicas. Mientras que Bi y Sb se presentan en disolución como las especies SbO⁺ y BiO⁺, los elementos “menos” metálicos forman oxoaniones, NO₃^-, PO₄^3-, AsO₄^3-, Sb(OH)₆^-. Por otra parte, los óxidos de estos elementos se hacen cada vez más básicos: (N₂O₃, P₄O₆, As₄O₆ son ácidos, Sb₂O₃ es anfótero, y Bi₂O₃ básico).