निक्टोजन

From LTRC
निक्टोजन
Group number 15
Trivial name निक्टोजन, पेंटेल्स
Cas VA
Old iupac VB
By element नाइट्रोजन समूह
Mark N,P,As,Sb,Bi,Mc
Left कार्बन समूह
Right चाल्कोजन
↓ आवर्त
2 आदिम
3 आदिम
4 आदिम
5 आदिम
6 आदिम
7 कृत्रिम

संकेत

आदिम तत्व
कृत्रिम तत्व
परमाणु क्रमांक रंग:
लाल=गैस, काला=ठोस

एक निक्टोजन[1] (IPA: /ˈ(p)nɪktədʒən/; उत्पादक) आवर्त सारणी के समूह 15 का कोई भी रासायनिक तत्व है। समूह 15 को नाइट्रोजन समूह या नाइट्रोजन परिवार के रूप में भी जाना जाता है। समूह 15 में नाइट्रोजन (N), फास्फोरस (P), आर्सेनिक (As), एंटीमनी (Sb), बिस्मथ (Bi), और मोस्कोवियम (Mc) तत्व शामिल हैं।

IUPAC ने 1988 से इसे समूह 15 कहा है। उससे पहले, अमेरिका में इसे एच. सी. डेमिंग और सार्जेंट-वेल्च साइंटिफिक कंपनी की एक पाठ्यपुस्तक के कारण समूह VA कहा जाता था, जबकि यूरोप में इसे समूह VB कहा जाता था, जिसे IUPAC ने 1970 में अनुशंसित किया था।[2] (उच्चारण "ग्रुप फाइव ए" और "ग्रुप फाइव बी"; "V" रोमन अंक 5 है।) अर्धचालक भौतिकी में, इसे अभी भी आमतौर पर समूह V कहा जाता है।[3] ऐतिहासिक नामों में "पांच" ("V") नाइट्रोजन की "पंचसंयोजकता" से आता है, जो N2O5 जैसे यौगिकों की स्टोइकियोमेट्री द्वारा परिलक्षित होता है। इन्हें पेंटेल्स भी कहा गया है।

विशेषताएं

रासायनिक

अन्य समूहों की तरह, इस परिवार के सदस्य इलेक्ट्रॉन विन्यास में समान पैटर्न प्रदर्शित करते हैं, विशेष रूप से उनके संयोजी कोशों में, जिसके परिणामस्वरूप रासायनिक व्यवहार में रुझान दिखाई देते हैं।

Z तत्व प्रति कोश इलेक्ट्रॉन
7 नाइट्रोजन 2, 5
15 फास्फोरस 2, 8, 5
33 आर्सेनिक 2, 8, 18, 5
51 एंटीमनी 2, 8, 18, 18, 5
83 बिस्मथ 2, 8, 18, 32, 18, 5
115 मोस्कोवियम 2, 8, 18, 32, 32, 18, 5

(अनुमानित)

इस समूह की परिभाषित विशेषता यह है कि प्रत्येक घटक तत्व के संयोजी कोश में 5 इलेक्ट्रॉन होते हैं, अर्थात, s उप-कोश में 2 इलेक्ट्रॉन और p उप-कोश में 3 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए, वे अपनी गैर-आयनित अवस्था में अपने संयोजी कोश को भरने से 3 इलेक्ट्रॉन कम होते हैं। समूह के सभी तत्वों में मूल अवस्था का रसेल-सॉन्डर्स पद प्रतीक 4S2 है।

पृथ्वी पर जीवन के लिए इस समूह के सबसे महत्वपूर्ण तत्व नाइट्रोजन (N) हैं, जो अपने द्विपरमाणुक रूप में हवा का मुख्य घटक है, और फास्फोरस (P), जो नाइट्रोजन की तरह ही, जीवन के सभी ज्ञात रूपों के लिए आवश्यक है।

यौगिक

समूह के द्विआधारी यौगिकों को सामूहिक रूप से निक्टाइड कहा जा सकता है। निक्टाइड यौगिकों के चुंबकीय गुण प्रतिचुंबकीय प्रणालियों (जैसे BN या GaN) और चुंबकीय रूप से क्रमबद्ध प्रणालियों (MnSb उच्च तापमान पर अनुचुंबकीय और कमरे के तापमान पर फेरोमैग्नेटिक है) के मामलों में फैले हुए हैं; पूर्व यौगिक आमतौर पर पारदर्शी होते हैं और बाद वाले धात्विक होते हैं। अन्य निक्टाइड में त्रिक दुर्लभ-मृदा (RE) मुख्य-समूह प्रकार के निक्टाइड शामिल हैं। ये RE_{a}M_{b}Pn_{c} के रूप में होते हैं, जहाँ M एक कार्बन समूह या बोरॉन समूह का तत्व है और Pn नाइट्रोजन को छोड़कर कोई भी निक्टोजन है। ये यौगिक आयनिक और सहसंयोजक यौगिकों के बीच के होते हैं और इसलिए इनमें असामान्य बंधन गुण होते हैं।[4]

ये तत्व सहसंयोजक द्वि-बंध और त्रि-बंध बनाने की अपनी प्रवृत्ति के कारण यौगिकों में अपनी स्थिरता के लिए भी जाने जाते हैं। तत्वों का यह गुण उनकी संभावित विषाक्तता की ओर ले जाता है, जो फास्फोरस, आर्सेनिक और एंटीमनी में सबसे अधिक स्पष्ट है। जब ये पदार्थ शरीर के विभिन्न रसायनों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो वे मजबूत मुक्त कण बनाते हैं जिन्हें यकृत द्वारा आसानी से संसाधित नहीं किया जाता है, जहाँ वे जमा हो जाते हैं। विरोधाभासी रूप से, यही मजबूत बंधन नाइट्रोजन और बिस्मथ की कम विषाक्तता (अणुओं में होने पर) का कारण बनता है, क्योंकि अन्य परमाणुओं के साथ ये मजबूत बंधन तोड़ना मुश्किल होता है, जिससे बहुत ही अक्रियाशील अणु बनते हैं। उदाहरण के लिए, N2, नाइट्रोजन का द्विपरमाणुक रूप, उन स्थितियों में एक अक्रिय गैस के रूप में उपयोग किया जाता है जहाँ आर्गन या किसी अन्य उत्कृष्ट गैस का उपयोग करना बहुत महंगा होगा।

बहु-बंधों का निर्माण उनके पांच संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा सुगम होता है जबकि अष्टक नियम एक निक्टोजन को सहसंयोजक बंधन पर तीन इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने की अनुमति देता है। चूंकि 5 से बड़ा 3, यह एक एकाकी युग्म में दो अप्रयुक्त इलेक्ट्रॉन छोड़ देता है जब तक कि आसपास कोई धनात्मक आवेश न हो (जैसे [NH4]+ में)। जब एक निक्टोजन केवल तीन एकल बंध बनाता है, तो एकाकी युग्म के प्रभाव आमतौर पर त्रिकोणीय पिरामिडीय आणविक ज्यामिति में परिणामित होते हैं।

ऑक्सीकरण अवस्थाएं

हल्के निक्टोजन (नाइट्रोजन, फास्फोरस और आर्सेनिक) कम होने पर −3 आवेश बनाने की प्रवृत्ति रखते हैं, जिससे उनका अष्टक पूरा हो जाता है। ऑक्सीकृत या आयनित होने पर, निक्टोजन आमतौर पर +3 (संयोजी कोश में सभी तीन p-कोश इलेक्ट्रॉनों को खोकर) या +5 (सभी तीन p-कोश और दोनों s-कोश इलेक्ट्रॉनों को खोकर) की ऑक्सीकरण अवस्था लेते हैं। हालांकि, भारी निक्टोजन हल्के निक्टोजन की तुलना में +3 ऑक्सीकरण अवस्था बनाने की अधिक संभावना रखते हैं क्योंकि s-कोश इलेक्ट्रॉन अधिक स्थिर हो जाते हैं।[5]

−3 ऑक्सीकरण अवस्था

निक्टोजन हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके निक्टोजन हाइड्राइड जैसे अमोनिया बना सकते हैं। समूह में नीचे जाने पर, फास्फेन (फॉस्फीन), आर्सेन (आर्सीन), स्टिबेन (स्टिबीन), और अंत में बिस्मथेन (बिस्मथीन) तक, प्रत्येक निक्टोजन हाइड्राइड उत्तरोत्तर कम स्थिर (अधिक अस्थिर), अधिक विषाक्त होता जाता है, और इसका हाइड्रोजन-हाइड्रोजन कोण छोटा होता जाता है (अमोनिया में 107.8° से[6] बिस्मथेन में 90.48° तक)।[7] (इसके अलावा, तकनीकी रूप से, केवल अमोनिया और फास्फेन में निक्टोजन -3 ऑक्सीकरण अवस्था में होता है क्योंकि, बाकी के लिए, निक्टोजन हाइड्रोजन की तुलना में कम विद्युत ऋणात्मक होता है।)

पूरी तरह से कम किए गए निक्टोजन वाले क्रिस्टल ठोस में यट्रियम नाइट्राइड, कैल्शियम फास्फाइड, सोडियम आर्सेनाइड, इंडियम एंटीमोनाइड, और एल्यूमीनियम गैलियम इंडियम फास्फाइड जैसे द्वि-लवण शामिल हैं। इनमें III-V अर्धचालक शामिल हैं, जिसमें गैलियम आर्सेनाइड शामिल है, जो सिलिकॉन के बाद दूसरा सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अर्धचालक है।

+3 ऑक्सीकरण अवस्था

नाइट्रोजन सीमित संख्या में स्थिर III यौगिक बनाता है। नाइट्रोजन(III) ऑक्साइड को केवल कम तापमान पर ही अलग किया जा सकता है, और नाइट्रस अम्ल अस्थिर है। नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड एकमात्र स्थिर नाइट्रोजन ट्राइहेलाइड है, जिसमें नाइट्रोजन ट्राइक्लोराइड, नाइट्रोजन ट्राइब्रोमाइड, और नाइट्रोजन ट्राइआयोडाइड विस्फोटक हैं—नाइट्रोजन ट्राइआयोडाइड इतना आघात-संवेदनशील है कि पंख का स्पर्श भी इसे विस्फोटित कर देता है (अंतिम तीन वास्तव में -3 ऑक्सीकरण अवस्था में नाइट्रोजन की विशेषता रखते हैं)। फास्फोरस एक +III ऑक्साइड बनाता है जो कमरे के तापमान पर स्थिर होता है, फास्फोरस अम्ल, और कई ट्राइहेलाइड, हालांकि ट्राइआयोडाइड अस्थिर है। आर्सेनिक ऑक्सीजन के साथ +III यौगिक बनाता है जैसे आर्सेनाइट, आर्सेनियस अम्ल, और आर्सेनिक(III) ऑक्साइड, और यह चारों ट्राइहेलाइड बनाता है। एंटीमनी एंटीमनी(III) ऑक्साइड और एंटीमोनाइट बनाता है लेकिन ऑक्सीअम्ल नहीं। इसके ट्राइहेलाइड, एंटीमनी ट्राइफ्लोराइड, एंटीमनी ट्राइक्लोराइड, एंटीमनी ट्राइब्रोमाइड, और एंटीमनी ट्राइआयोडाइड, सभी निक्टोजन ट्राइहेलाइड की तरह, प्रत्येक में त्रिकोणीय पिरामिडीय आणविक ज्यामिति होती है।

+3 ऑक्सीकरण अवस्था बिस्मथ की सबसे सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था है क्योंकि +5 ऑक्सीकरण अवस्था बनाने की इसकी क्षमता सापेक्षतावादी गुणों द्वारा बाधित होती है, ऐसे प्रभाव जो मोस्कोवियम के संबंध में और भी अधिक स्पष्ट हैं। बिस्मथ(III) एक ऑक्साइड, एक ऑक्सीक्लोराइड, एक ऑक्सीनाइट्रेट, और एक सल्फाइड बनाता है। मोस्कोवियम(III) के बिस्मथ(III) के समान व्यवहार करने का अनुमान है। मोस्कोवियम के चारों ट्राइहेलाइड बनाने का अनुमान है, जिनमें से ट्राइफ्लोराइड को छोड़कर सभी के पानी में घुलनशील होने का अनुमान है। यह +III ऑक्सीकरण अवस्था में एक ऑक्सीक्लोराइड और ऑक्सीब्रोमाइड बनाने का भी अनुमान है।

+5 ऑक्सीकरण अवस्था

नाइट्रोजन के लिए, +5 अवस्था आमतौर पर केवल N2O5 जैसे अणुओं की एक औपचारिक व्याख्या के रूप में कार्य करती है, क्योंकि नाइट्रोजन की उच्च विद्युत ऋणात्मकता इलेक्ट्रॉनों को लगभग समान रूप से साझा करने का कारण बनती है। समन्वय संख्या 5 वाले निक्टोजन यौगिक हाइपरवैलेंट होते हैं। नाइट्रोजन(V) फ्लोराइड केवल सैद्धांतिक है और इसे संश्लेषित नहीं किया गया है। "सत्य" +5 अवस्था अनिवार्य रूप से गैर-सापेक्षतावादी विशिष्ट निक्टोजन फास्फोरस, आर्सेनिक, और एंटीमनी के लिए अधिक सामान्य है, जैसा कि उनके ऑक्साइड, फास्फोरस(V) ऑक्साइड, आर्सेनिक(V) ऑक्साइड, और एंटीमनी(V) ऑक्साइड, और उनके फ्लोराइड, फास्फोरस(V) फ्लोराइड, आर्सेनिक(V) फ्लोराइड, एंटीमनी(V) फ्लोराइड में दिखाया गया है। वे संबंधित फ्लोराइड-आयन भी बनाते हैं, हेक्साफ्लोरोफास्फेट, हेक्साफ्लोरोआर्सेनाट, हेक्साफ्लोरोएंटीमोनेट, जो गैर-समन्वय आयन के रूप में कार्य करते हैं। फास्फोरस मिश्रित ऑक्साइड-हैलाइड भी बनाता है, जिन्हें ऑक्सीहैलाइड के रूप में जाना जाता है, जैसे फास्फोरस ऑक्सीक्लोराइड, और मिश्रित पेंटाहेलाइड, जैसे फास्फोरस ट्राइफ्लोरोडाइक्लोराइड। पेंटामेथिलनिक्टोजन(V) यौगिक आर्सेनिक, एंटीमनी, और बिस्मथ के लिए मौजूद हैं। हालांकि, बिस्मथ के लिए, +5 ऑक्सीकरण अवस्था दुर्लभ हो जाती है क्योंकि 6s कक्षकों के सापेक्षतावादी स्थिरीकरण के कारण जिसे अक्रिय-युग्म प्रभाव के रूप में जाना जाता है, ताकि 6s इलेक्ट्रॉन रासायनिक रूप से बंधने में अनिच्छुक हों। यह बिस्मथ(V) ऑक्साइड को अस्थिर[8] और बिस्मथ(V) फ्लोराइड को अन्य निक्टोजन पेंटाफ्लोराइड की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील बनाता है, जिससे यह एक अत्यंत शक्तिशाली फ्लोरीनेटिंग एजेंट बन जाता है।[9] यह प्रभाव मोस्कोवियम के लिए और भी अधिक स्पष्ट है, जो इसे +5 ऑक्सीकरण अवस्था प्राप्त करने से रोकता है।

अन्य ऑक्सीकरण अवस्थाएं
  • नाइट्रोजन ऑक्सीजन के साथ विभिन्न यौगिक बनाता है जिसमें नाइट्रोजन विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएं ले सकता है, जिसमें +II, +IV, और कुछ मिश्रित-संयोजकता यौगिक और बहुत अस्थिर +VI ऑक्सीकरण अवस्था शामिल है।
  • हाइड्राजीन, डाइफास्फेन, और दोनों के कार्बनिक डेरिवेटिव में, नाइट्रोजन या फास्फोरस परमाणुओं में -2 ऑक्सीकरण अवस्था होती है। इसी तरह, डाइइमाइड, जिसमें दो नाइट्रोजन परमाणु एक-दूसरे से द्वि-बंधित होते हैं, और इसके कार्बनिक डेरिवेटिव में नाइट्रोजन -1 की ऑक्सीकरण अवस्था में होता है।
    • इसी तरह, रीलगार में आर्सेनिक-आर्सेनिक बंध होते हैं, इसलिए आर्सेनिक की ऑक्सीकरण अवस्था +II है।
    • एंटीमनी के लिए एक संबंधित यौगिक Sb2(C6H5)4 है, जहां एंटीमनी की ऑक्सीकरण अवस्था +II है।
  • फास्फोरस में हाइपोफास्फोरस अम्ल में +1 ऑक्सीकरण अवस्था और हाइपोफास्फोरिक अम्ल में +4 ऑक्सीकरण अवस्था होती है।
  • एंटीमनी टेट्रॉक्साइड एक मिश्रित-संयोजकता यौगिक है, जहां आधे एंटीमनी परमाणु +3 ऑक्सीकरण अवस्था में हैं, और बाकी आधे +5 ऑक्सीकरण अवस्था में हैं।
  • यह उम्मीद की जाती है कि मोस्कोवियम में 7s और 7p1/2 दोनों इलेक्ट्रॉनों के लिए एक अक्रिय-युग्म प्रभाव होगा, क्योंकि अकेले 7p3/2 इलेक्ट्रॉन की बंधन ऊर्जा 7p1/2 इलेक्ट्रॉनों की तुलना में काफी कम है। यह अनुमान लगाया गया है कि +I मोस्कोवियम के लिए एक सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था होगी, हालांकि यह बिस्मथ और नाइट्रोजन के लिए भी कम हद तक होती है।[10]

भौतिक

निक्टोजन आवर्त सारणी में नीचे जाने पर अधातु से धातु में संक्रमण का उदाहरण देते हैं: एक गैसीय द्विपरमाणुक अधातु (N), दो तत्व जो विभिन्न चालकता और संरचनाओं के कई अपरूप प्रदर्शित करते हैं (P और As), और फिर कम से कम दो तत्व जो केवल थोक में धात्विक संरचनाएं बनाते हैं (Sb और Bi; संभवतः Mc भी)। समूह के सभी तत्व कमरे के तापमान पर ठोस हैं, सिवाय नाइट्रोजन के जो कमरे के तापमान पर गैसीय है। नाइट्रोजन और बिस्मथ, दोनों निक्टोजन होने के बावजूद, अपने भौतिक गुणों में बहुत भिन्न हैं। उदाहरण के लिए, STP पर नाइट्रोजन एक पारदर्शी अधात्विक गैस है, जबकि बिस्मथ एक चांदी जैसी सफेद धातु है।[11]

निक्टोजन का घनत्व भारी निक्टोजन की ओर बढ़ता है। STP पर नाइट्रोजन का घनत्व 0.001251 g/cm3 है।[11] STP पर फास्फोरस का घनत्व 1.82 g/cm3 है, आर्सेनिक का 5.72 g/cm3 है, एंटीमनी का 6.68 g/cm3 है, और बिस्मथ का 9.79 g/cm3 है।[12]

नाइट्रोजन का गलनांक −210 °C है और इसका क्वथनांक −196 °C है। फास्फोरस का गलनांक 44 °C और क्वथनांक 280 °C है। आर्सेनिक मानक दबाव पर ऊर्ध्वपातित होने वाले केवल दो तत्वों में से एक है; यह 603 °C पर ऐसा करता है। एंटीमनी का गलनांक 631 °C है और इसका क्वथनांक 1587 °C है। बिस्मथ का गलनांक 271 °C है और इसका क्वथनांक 1564 °C है।[12]

नाइट्रोजन की क्रिस्टल संरचना हेक्सागोनल है। फास्फोरस की क्रिस्टल संरचना क्यूबिक है। आर्सेनिक, एंटीमनी और बिस्मथ सभी में रॉम्बोहेड्रल क्रिस्टल संरचनाएं होती हैं।[12]

परमाणु

एंटीमनी तक के सभी निक्टोजन में कम से कम एक स्थिर समस्थानिक होता है; बिस्मथ में कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है, लेकिन इसमें एक आदिम रेडियोआइसोटोप है जिसकी अर्ध-आयु ब्रह्मांड की आयु से बहुत अधिक है (209Bi); और मोस्कोवियम के सभी ज्ञात समस्थानिक कृत्रिम और अत्यधिक रेडियोधर्मी हैं। इन समस्थानिकों के अलावा, प्रकृति में 13N, 32P, और 33P के निशान पाए जाते हैं, साथ ही थोरियम और यूरेनियम की क्षय श्रृंखला में विभिन्न बिस्मथ समस्थानिक (209Bi के अलावा) भी पाए जाते हैं।

इतिहास

नाइट्रोजन यौगिक सैल अमोनियाक (अमोनियम क्लोराइड) प्राचीन मिस्र के समय से जाना जाता है। 1760 के दशक में दो वैज्ञानिकों, हेनरी कैवेंडिश और जोसेफ प्रीस्टली ने हवा से नाइट्रोजन को अलग किया, लेकिन किसी ने भी एक अज्ञात तत्व की उपस्थिति का एहसास नहीं किया। कई वर्षों बाद, 1772 में, डैनियल रदरफोर्ड ने महसूस किया कि गैस वास्तव में नाइट्रोजन थी।[13]

कीमियागर हेनिंग ब्रांड ने सबसे पहले 1669 में हैम्बर्ग में फास्फोरस की खोज की। ब्रांड ने वाष्पित मूत्र को गर्म करके और परिणामी फास्फोरस वाष्प को पानी में संघनित करके तत्व का उत्पादन किया। ब्रांड ने शुरू में सोचा था कि उसने पारस पत्थर की खोज कर ली है, लेकिन अंततः उसे एहसास हुआ कि ऐसा नहीं था।[13]

आर्सेनिक यौगिक कम से कम 5000 वर्षों से ज्ञात हैं, और प्राचीन यूनानी थियोफ्रेस्टस ने रीलगार और ऑर्पिमेंट नामक आर्सेनिक खनिजों को पहचाना था। मौलिक आर्सेनिक की खोज 13वीं शताब्दी में अल्बर्टस मैग्नस द्वारा की गई थी।[13]

एंटीमनी प्राचीन लोगों के लिए अच्छी तरह से ज्ञात था। लौवर में लगभग शुद्ध एंटीमनी से बना 5000 साल पुराना फूलदान मौजूद है। एंटीमनी यौगिकों का उपयोग बेबीलोन के समय में रंगों में किया जाता था। एंटीमनी खनिज स्टिबनाइट ग्रीक फायर का एक घटक हो सकता है।[13]

बिस्मथ की खोज सबसे पहले 1400 में एक कीमियागर द्वारा की गई थी। बिस्मथ की खोज के 80 वर्षों के भीतर, इसके मुद्रण और सजावटी कास्केट में अनुप्रयोग थे। इंका लोग 1500 तक चाकू में बिस्मथ का उपयोग कर रहे थे। बिस्मथ को मूल रूप से सीसे के समान माना जाता था, लेकिन 1753 में, क्लाउड फ्रेंकोइस जेफ्री ने साबित किया कि बिस्मथ सीसे से अलग था।[13]

मोस्कोवियम का उत्पादन 2003 में अमेरिसियम-243 परमाणुओं को कैल्शियम-48 परमाणुओं के साथ बमबारी करके सफलतापूर्वक किया गया था।[13]

नाम और व्युत्पत्ति

"निक्टोजन" (या "प्निगोजन") शब्द प्राचीन यूनानी शब्द πνίγειν (pnígein) से लिया गया है जिसका अर्थ है "दम घोंटना", जो नाइट्रोजन गैस के दम घोंटने या घुटन पैदा करने वाले गुण को संदर्भित करता है।[14] इसे दो सबसे सामान्य सदस्यों, P और N के लिए एक स्मृति-सहायक के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। "निक्टोजन" शब्द का सुझाव डच रसायनज्ञ एंटोन एडुआर्ड वैन आर्केल ने 1950 के दशक की शुरुआत में दिया था। इसे "प्निकोज़न" या "प्निगोजन" भी लिखा जाता है। "प्निकोज़न" शब्द "निक्टोजन" शब्द की तुलना में दुर्लभ है, और "निक्टोजन" का उपयोग करने वाले शैक्षणिक शोध पत्रों का "प्निकोज़न" का उपयोग करने वालों के अनुपात 2.5 से 1 है।[4] यह यूनानी मूल πνιγ- (दम घोंटना, गला घोंटना) से आता है, और इसलिए "निक्टोजन" शब्द नाइट्रोजन के लिए डच और जर्मन नामों का भी संदर्भ है (क्रमशः stikstof और Stickstoff, "दम घोंटने वाला पदार्थ": यानी, हवा में पदार्थ, जो सांस लेने में सहायक नहीं है)। इसलिए, "निक्टोजन" का अनुवाद "दम घोंटने वाला" के रूप में किया जा सकता है। "निक्टाइड" शब्द भी उसी मूल से आता है।[14]

नाम पेंटेल्स (यूनानी πέντε, pénte, पांच से) भी एक समय इस समूह के लिए खड़ा था।[15]

प्राप्ति

नाइट्रोजन पृथ्वी की पपड़ी का 25 भाग प्रति मिलियन, मिट्टी का औसतन 5 भाग प्रति मिलियन, समुद्री जल का 100 से 500 भाग प्रति ट्रिलियन, और शुष्क हवा का 78% बनाता है। पृथ्वी पर अधिकांश नाइट्रोजन नाइट्रोजन गैस में है, लेकिन कुछ नाइट्रेट खनिज मौजूद हैं। नाइट्रोजन वजन के हिसाब से एक सामान्य मानव का 2.5% बनाता है।

फास्फोरस पृथ्वी की पपड़ी का 0.1% है, जो इसे 11वां सबसे प्रचुर तत्व बनाता है। फास्फोरस मिट्टी का 0.65 भाग प्रति मिलियन और समुद्री जल का 15 से 60 भाग प्रति बिलियन बनाता है। पृथ्वी पर 200 Mt सुलभ फास्फेट हैं। फास्फोरस वजन के हिसाब से एक सामान्य मानव का 1.1% बनाता है।[13] फास्फोरस एपेटाइट परिवार के खनिजों में होता है, जो फास्फेट चट्टानों के मुख्य घटक हैं।

आर्सेनिक पृथ्वी की पपड़ी का 1.5 भाग प्रति मिलियन बनाता है, जो इसे 53वां सबसे प्रचुर तत्व बनाता है। मिट्टी में 1 से 10 भाग प्रति मिलियन आर्सेनिक होता है, और समुद्री जल में 1.6 भाग प्रति बिलियन आर्सेनिक होता है। आर्सेनिक वजन के हिसाब से एक सामान्य मानव का 100 भाग प्रति बिलियन बनाता है। कुछ आर्सेनिक मौलिक रूप में मौजूद है, लेकिन अधिकांश आर्सेनिक आर्सेनिक खनिजों ऑर्पिमेंट, रीलगार, आर्सेनोपाइराइट, और एनार्गाइट में पाया जाता है।[13]

एंटीमनी पृथ्वी की पपड़ी का 0.2 भाग प्रति मिलियन बनाता है, जो इसे 63वां सबसे प्रचुर तत्व बनाता है। मिट्टी में औसतन 1 भाग प्रति मिलियन एंटीमनी होता है, और समुद्री जल में औसतन 300 भाग प्रति ट्रिलियन होता है। एक सामान्य मानव में वजन के हिसाब से 28 भाग प्रति बिलियन एंटीमनी होता है। कुछ मौलिक एंटीमनी चांदी के जमाव में होता है।[13]

बिस्मथ पृथ्वी की पपड़ी का 48 भाग प्रति बिलियन बनाता है, जो इसे 70वां सबसे प्रचुर तत्व बनाता है। मिट्टी में लगभग 0.25 भाग प्रति मिलियन बिस्मथ होता है, और समुद्री जल में 400 भाग प्रति ट्रिलियन बिस्मथ होता है। बिस्मथ सबसे आम तौर पर बिस्मथनाइट खनिज के रूप में होता है, लेकिन बिस्मथ मौलिक रूप या सल्फाइड अयस्कों में भी होता है।[13]

मोस्कोवियम का उत्पादन कण त्वरक में एक बार में कुछ परमाणुओं के रूप में किया जाता है।[13]

उत्पादन

नाइट्रोजन

नाइट्रोजन का उत्पादन हवा के आंशिक आसवन द्वारा किया जा सकता है।[16]

फास्फोरस

फास्फोरस के उत्पादन के लिए मुख्य विधि इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में कार्बन के साथ फास्फेट को अपचयित करना है।[17]

आर्सेनिक

अधिकांश आर्सेनिक हवा की उपस्थिति में आर्सेनोपाइराइट खनिज को गर्म करके तैयार किया जाता है। यह As4O6 बनाता है, जिससे आर्सेनिक को कार्बन अपचयन के माध्यम से निकाला जा सकता है। हालांकि, ऑक्सीजन के बिना 650 से 700 °C पर आर्सेनोपाइराइट को गर्म करके धात्विक आर्सेनिक बनाना भी संभव है।[18]

एंटीमनी

सल्फाइड अयस्कों के साथ, एंटीमनी जिस विधि से उत्पादित होता है वह कच्चे अयस्क में एंटीमनी की मात्रा पर निर्भर करता है। यदि अयस्क में वजन के हिसाब से 25% से 45% एंटीमनी है, तो कच्चा एंटीमनी ब्लास्ट फर्नेस में अयस्क को गलाकर उत्पादित किया जाता है। यदि अयस्क में वजन के हिसाब से 45% से 60% एंटीमनी है, तो एंटीमनी अयस्क को गर्म करके प्राप्त किया जाता है, जिसे लिक्विडेशन भी कहा जाता है। 60% से अधिक एंटीमनी वाले अयस्कों को पिघले हुए अयस्क से लोहे की कतरनों के साथ रासायनिक रूप से विस्थापित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अशुद्ध धातु प्राप्त होती है।

यदि एंटीमनी का ऑक्साइड अयस्क वजन के हिसाब से 30% से कम एंटीमनी है, तो अयस्क को ब्लास्ट फर्नेस में अपचयित किया जाता है। यदि अयस्क वजन के हिसाब से 50% एंटीमनी के करीब है, तो अयस्क को इसके बजाय रिवरबरेटरी फर्नेस में अपचयित किया जाता है।

मिश्रित सल्फाइड और ऑक्साइड वाले एंटीमनी अयस्कों को ब्लास्ट फर्नेस में गलाया जाता है।[19]

बिस्मथ

बिस्मथ खनिज होते हैं, विशेष रूप से सल्फाइड और ऑक्साइड के रूप में, लेकिन सीसे के अयस्कों या, चीन की तरह, टंगस्टन और जस्ता अयस्कों को गलाने के उप-उत्पाद के रूप में बिस्मथ का उत्पादन करना अधिक किफायती है।[20]

मोस्कोवियम

मोस्कोवियम का उत्पादन कण त्वरक में एक बार में कुछ परमाणुओं के रूप में किया जाता है, जिसमें अमेरिसियम-243 पर कैल्शियम-48 आयनों की एक किरण तब तक दागी जाती है जब तक कि नाभिक संलयित न हो जाएं।[21]

अनुप्रयोग

  • द्रव नाइट्रोजन (Liquid nitrogen) एक सामान्य रूप से उपयोग किया जाने वाला क्रायोजेनिक (cryogenic) तरल है।[11]
  • अमोनिया के रूप में नाइट्रोजन अधिकांश पौधों के जीवित रहने के लिए एक महत्वपूर्ण पोषक तत्व है।[11] अमोनिया का संश्लेषण दुनिया की ऊर्जा खपत का लगभग 1–2% है और भोजन में अधिकांश अपचयित (reduced) नाइट्रोजन का स्रोत है।
  • फास्फोरस का उपयोग माचिस और जलाने वाले बमों (incendiary bombs) में किया जाता है।[11]
  • फास्फेट उर्वरक दुनिया के एक बड़े हिस्से को भोजन उपलब्ध कराने में मदद करता है।[11]
  • आर्सेनिक का ऐतिहासिक रूप से पेरिस ग्रीन (Paris green) वर्णक के रूप में उपयोग किया जाता था, लेकिन इसकी अत्यधिक विषाक्तता के कारण अब इसका उपयोग इस तरह नहीं किया जाता है।[11]
  • ऑर्गनोआर्सेनिक यौगिकों के रूप में आर्सेनिक का उपयोग कभी-कभी चिकन फ़ीड (मुर्गियों के चारे) में किया जाता है।[11]
  • एंटीमनी को कुछ गोलियां बनाने के लिए सीसे (lead) के साथ मिश्रधातु के रूप में मिलाया जाता है।[11]
  • 1930 के दशक में चीन के कुछ हिस्सों में संक्षेप में एंटीमनी मुद्रा का उपयोग किया गया था, लेकिन इस उपयोग को बंद कर दिया गया क्योंकि एंटीमनी नरम और विषाक्त दोनों है।[22]
  • बिस्मथ सबसैलिसिलेट (Bismuth subsalicylate) पेप्टो-बिस्मोल (Pepto-Bismol) का सक्रिय घटक है।[11]
  • मानव कैंसर रोगियों में विकिरण चिकित्सा (radiation therapy) में सुधार के लिए बिस्मथ चैल्कोजेनाइड्स (Bismuth chalcogenides) का कैंसरग्रस्त चूहों में एक उम्मीदवार के रूप में अध्ययन किया जा रहा है।[23]
  • मोस्कोवियम इतना अस्थिर और दुर्लभ है कि इसका कोई ज्ञात व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं है।

जैविक भूमिका

नाइट्रोजन पृथ्वी पर जीवन के लिए महत्वपूर्ण अणुओं का एक घटक है, जैसे कि DNA और अमीनो एसिड। कुछ पौधों में बैक्टीरिया की उपस्थिति के कारण नाइट्रेट पाए जाते हैं, जो पौधे की गांठों में मौजूद होते हैं। यह मटर या पालक और सलाद जैसे फलियों वाले पौधों में देखा जाता है। एक सामान्य 70 kg वजन वाले मानव में 1.8 किग्रा नाइट्रोजन होता है।[13]

फास्फेट के रूप में फास्फोरस जीवन के लिए महत्वपूर्ण यौगिकों में पाया जाता है, जैसे कि DNA और ATP। मनुष्य प्रतिदिन लगभग 1 ग्राम फास्फोरस का सेवन करते हैं।[24] फास्फोरस मछली, लीवर, टर्की, चिकन और अंडे जैसे खाद्य पदार्थों में पाया जाता है। फास्फेट की कमी एक समस्या है जिसे हाइपोफॉस्फेटेमिया (hypophosphatemia) कहा जाता है। एक सामान्य 70 किग्रा वजन वाले मानव में 480 ग्राम फास्फोरस होता है।[13]

आर्सेनिक मुर्गियों और चूहों में विकास को बढ़ावा देता है, और कम मात्रा में मनुष्यों के लिए आवश्यक हो सकता है। आर्सेनिक को अमीनो एसिड आर्जिनिन (arginine) के चयापचय में सहायक दिखाया गया है। एक सामान्य 70 किग्रा वजन वाले मानव में 7 मिलीग्राम आर्सेनिक होता है।[13]

एंटीमनी की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है। पौधे एंटीमनी की केवल सूक्ष्म मात्रा ही ग्रहण करते हैं। एक सामान्य 70 किग्रा वजन वाले मानव में लगभग 2 मिलीग्राम एंटीमनी होता है।[13]

बिस्मथ की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है। मनुष्य औसतन प्रतिदिन 20 माइक्रोग्राम से कम बिस्मथ का सेवन करते हैं। एक सामान्य 70 किग्रा वजन वाले मानव में 500 माइक्रोग्राम से कम बिस्मथ होता है।[13]

मोस्कोवियम इतना अस्थिर है कि यह प्रकृति में नहीं पाया जाता है और न ही इसकी कोई ज्ञात जैविक भूमिका है। मोस्कोवियम आमतौर पर जीवों में किसी सार्थक मात्रा में नहीं पाया जाता है।

विषाक्तता

नाइट्रोजन गैस पूरी तरह से गैर-विषाक्त है, लेकिन शुद्ध नाइट्रोजन गैस में सांस लेना घातक है, क्योंकि यह नाइट्रोजन श्वासावरोध (nitrogen asphyxiation) का कारण बनता है।[22] रक्त में नाइट्रोजन के बुलबुले का निर्माण, जैसे कि स्कूबा डाइविंग के दौरान हो सकता है, "बेंड्स" (डीकंप्रेशन सिकनेस) नामक स्थिति पैदा कर सकता है। कई नाइट्रोजन यौगिक जैसे हाइड्रोजन साइनाइड और नाइट्रोजन-आधारित विस्फोटक भी अत्यधिक खतरनाक होते हैं।[13]

सफेद फास्फोरस (White phosphorus), फास्फोरस का एक अपरूप (allotrope), विषाक्त है, जिसमें शरीर के वजन के प्रति किग्रा 1 मिलीग्राम एक घातक खुराक है।[11] सफेद फास्फोरस आमतौर पर लीवर पर हमला करके अंतर्ग्रहण के एक सप्ताह के भीतर मनुष्यों को मार देता है। गैसीय रूप में फास्फोरस में सांस लेने से "फॉसी जॉ" (phossy jaw) नामक एक व्यावसायिक रोग हो सकता है, जो जबड़े की हड्डी को गला देता है। सफेद फास्फोरस अत्यधिक ज्वलनशील भी होता है। कुछ ऑर्गनोफॉस्फोरस यौगिक मानव शरीर में कुछ एंजाइमों को घातक रूप से अवरुद्ध कर सकते हैं।[13]

मौलिक आर्सेनिक विषाक्त है, जैसा कि इसके कई अकार्बनिक यौगिक हैं; हालाँकि इसके कुछ कार्बनिक यौगिक मुर्गियों में विकास को बढ़ावा दे सकते हैं।[11] एक सामान्य वयस्क के लिए आर्सेनिक की घातक खुराक 200 मिलीग्राम है और यह दस्त, उल्टी, पेट का दर्द, निर्जलीकरण और कोमा का कारण बन सकती है। आर्सेनिक विषाक्तता से मृत्यु आमतौर पर एक दिन के भीतर हो जाती है।[13]

एंटीमनी हल्का विषाक्त है।[22] इसके अतिरिक्त, एंटीमनी के बर्तनों में रखी गई शराब उल्टी प्रेरित (emetic) कर सकती है।[11] जब बड़ी मात्रा में लिया जाता है, तो एंटीमनी पीड़ित में उल्टी का कारण बनता है, जो फिर कुछ दिनों बाद मरने से पहले ठीक होता हुआ प्रतीत होता है। एंटीमनी खुद को कुछ एंजाइमों से जोड़ लेता है और इसे हटाना मुश्किल होता है। स्टिबाइन (Stibine), या SbH3, शुद्ध एंटीमनी की तुलना में कहीं अधिक विषाक्त है।[13]

बिस्मथ स्वयं काफी हद तक गैर-विषाक्त है, हालांकि इसका बहुत अधिक सेवन लीवर को नुकसान पहुंचा सकता है। बिस्मथ विषाक्तता से मरने वाला अब तक केवल एक व्यक्ति बताया गया है।[13] हालाँकि, घुलनशील बिस्मथ लवणों का सेवन व्यक्ति के मसूड़ों को काला कर सकता है।[11]

मोस्कोवियम इतना अस्थिर है कि इसकी विषाक्तता रसायन विज्ञान का संचालन नहीं किया जा सकता है।

इन्हें भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ IUPAC (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005) (Red Book). RSC Publishing. p. 51.
  2. ↑ Fluck, E. (1988). New notations in the periodic table. Pure and Applied Chemistry. 60 (3) 431–6. doi:10.1351/pac198860030431.
  3. ↑ (2005). "Properties of Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors". 15. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-09032-9.
  4. ↑ 4.0 4.1 "Pnicogen – Molecule of the Month". University of Bristol
  5. ↑ Boudreaux, Kevin A. "Group 5A — The Pnictogens". Department of Chemistry, Angelo State University, Texas
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  8. ↑ (1994). Concise encyclopedia chemistry. 136. Walter de Gruyter. ISBN 978-3-11-011451-5.
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  18. ↑ (11 October 2019). arsenic (chemical element). Encyclopædia Britannica.
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  23. ↑ (February 2022). "Emerging Bismuth Chalcogenides Based Nanodrugs for Cancer Radiotherapy". Frontiers in Pharmacology. 13. doi:10.3389/fphar.2022.844037.
  24. ↑ (9 April 2020). Phosphorus in diet. MedlinePlus.

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Pnictogen" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Pnictogen यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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