질소족 원소

질소(N)·인(P)·비소(As)·안티모니(Sb)·비스무트(Bi) 등이 여기에 속하는 원소들이다.

질소족의 모든 원소는 지각에서 산출되며, 특히 질소는 대기에서 가장 풍부한 기체이며 모든 생체 내에 있는 단백질이라고 하는 복잡한 화합물에 무게의 평균 16％ 정도 포함되어 있다. 인은 지각에서 12번째로 풍부한 원소이며 가장 널리 분포되어 있는 원소 중의 하나이다. 그러나 반응성이 크기 때문에 결합하지 않은 상태로 산출되지 않는다.

질소족에 속하는 나머지 3개 원소는 소량 존재하며 순물질상태 및 화합물을 형성하고 있다. 질소족 원소는 주기율표의 모든 족 가운데 가장 넓은 범위의 물리적 상태로 존재하고 있다. 예를 들어 질소기체는 대략 －200℃에서 액화되는 반면에 비스무트는 271℃에서 녹는 고체이다. 질소와 인은 비금속이며, 비소와 안티모니는 준금속이고, 비스무트는 전형적인 금속이다. 또한 이 족에 속한 원소들은 상당히 다양한 상태로 존재하는데 질소는 무색의 기체와 액체로, 인은 반응성이 큰 흰인, 반응성이 적은 붉은인, 그리고 가장 안정한 흑색 형태 등 여러 동소체로 산출되며, 비소는 보통 연회색의 금속성 고체, 안티모니는 다소 잘 부서지는 은색의 금속성 고체, 비스무트는 분홍색 광택이 나는 은백색 금속이다.

질소족 원소는 화학적으로 다르지만, 유사한 화학 반응을 한다. 이 유사성은 각 원자의 전자구조의 일반적인 특징을 나타낸 것으로, 이 족에 속하는 각 원소는 최외각에 5개의 전자를 갖고 있다. 모든 경우에 이들 전자는 s`궤도함수에 2개의 전자가 완전히 채워져 있고, 3개의 p궤도함수에 전자가 1개씩 들어 있다. 그러므로 질소원소의 원자에 들어 있는 최외각전자의 배열은 반만 채워진 3개의 궤도함수가 있어서 이 궤도함수는 반만 채워진 다른 원소 원자의 궤도함수와 상호작용에 의해 3개의 공유결합을 형성한다.

질소원소들간의 또다른 친화도는 3개의 공유결합이 형성된 후 남아 있는 비공유 전자쌍, 고립 전자쌍 때문에 생긴다.