窒素・リン

窒素とリンは周期律表の第V族元素である。両者は同じ価電子を持ち、化合物を合成する際にも似たような性質を持つ。どちらもns2np3という価電子配置をとっている。

窒素

窒素は、私たちの体の中で4番目に多く存在する元素です。周期表第15族に属し、原子番号は7。 窒素は非金属元素で、電子配置は1s2 2s2 2p3。 p軌道が半分あるため、窒素はさらに3個の電子を吸収して安定した希ガス構造を得ることができる。したがって、窒素は3価である。2つの窒素原子は、それぞれの原子が3つの電子を共有することで、3重結合を形成することができます。この2原子分子は室温で気相にあり、無色、無臭、無味の不活性ガスを形成している。窒素は不燃性ガスであり、燃焼を促進することはない。地球大気中に最も多く存在するガスである（約78％）。窒素の同位体には、もちろんN-14とN-15の2種類があり、N-14の方が99.6％と高い存在比を持っています。窒素ガスは極低温になると液体になる。外観は水に似ているが、水より密度が小さい。

窒素は化学工業で広く利用されており、生物が必要とする重要な成分である。窒素の最も重要な商業的用途は、アンモニア、硝酸、尿素などの窒素化合物を製造するための原料として使用することである。窒素は植物の生育に必要な主要元素の一つです。また、化学反応など不活性な環境を必要とする場合にも、窒素が使用される。液体窒素は、物体をすぐに凍らせたり、コンピューターなどさまざまな機器の冷却材として使われています。

リン

リンは周期表の15番目の元素で、記号はP。窒素と一緒に15族に属し、分子量は31 g mol-1。リンの電子配置は1s2 2s2 2p6 3s2 3p3で、多価の原子で+3、+5カチオンを形成できる。リンはいくつかの同位体がありますが、P-31が一般的で、存在率は100％です。P-32とP-33の同位体は放射性で、純粋なベータ粒子を放出することができます。リンは非常に反応性が高いため、個々の原子の形では存在できない。自然界に存在するリンは、大きく分けて白リンと赤リンの2種類があります。白リンは、4つのリン原子が正四面体で配列している。白リンは、淡黄色の透明な固体です。反応性が高く、毒性も強い。赤リンは、白リンを加熱して得られるポリマーの形で存在する。白リン、赤リンのほかに、黒鉛に似た構造を持つ黒リンという種類もあります。