నిక్టోజన్

నిక్టోజన్ అనేది ఆవర్తన పట్టికలో గ్రూప్ 15 లోని రసాయన మూలకాలు. గ్రూప్ 15 ని నైట్రోజన్ గ్రూప్ లేదా నైట్రోజన్ కుటుంబం అని కూడా అంటారు. ఇందులో నైట్రోజన్ (N), ఫాస్పరస్ (P), ఆర్సెనిక్ (As), యాంటిమోనీ (Sb), బిస్మత్ (Bi) లు ఉన్నాయి. సింథటిక్ మూలకమైన మాస్కోవియం (Mc) కూడా నిక్టోజనే అని అంచనా వేసారు.

నిక్టోజన్లు
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Ununtrium Flerovium Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium కార్బన్ గ్రూప్ ←    → చాల్కోజన్లు
IUPAC group number 15 Name by element నైట్రోజన్ గ్రూప్ Trivial name నొక్టోజన్లు CAS group number (US, pattern A-B-A) VA old IUPAC number (Europe, pattern A-B) VB
↓ పీరియడ్
2	Nitrogen (N) 7 Diatomic nonmetal
3	Phosphorus (P) 15 Polyatomic nonmetal
4	Arsenic (As) 33 Metalloid
5	Antimony (Sb) 51 Metalloid
6	Bismuth (Bi) 83 Post-transition metal
7	Ununpentium (Uup) 115 unknown chemical properties
Legend primordial element synthetic element Atomic number color: red=gas, black=solid

1988 నుండి, IUPAC దీనిని గ్రూప్ 15 అని అంటోంది. అంతకు ముందు, HC డెమింగ్, సార్జెంట్-వెల్చ్ సైంటిఫిక్ కంపెనీల టెక్స్ట్ కారణంగా అమెరికాలో దీనిని గ్రూప్ VA అని పిలిచేవారు. ఐరోపాలో దీనిని గ్రూప్ VB అని అనేవారు. 1970లో IUPAC కూడా దీన్నే సిఫార్సు చేసింది ("గ్రూప్ ఫైవ్ A", "గ్రూప్ ఫైవ్ B" అని ఉచ్ఛరిస్తారు; "V" అనేది రోమన్ సంఖ్య 5). సెమీకండక్టర్ ఫిజిక్స్‌లో, దీనిని ఇప్పటికీ గ్రూప్ V అనే అంటారు. ఈ పేర్లలో "ఐదు" ("V") అనేది నైట్రోజన్ యొక్క " పెంటావాలెన్సీ " నుండి వచ్చింది. వాటిని పెంటెల్స్ అని కూడా అంటారు.

లక్షణాలు

రసాయన ధర్మాలు

ఇతర గ్రూపుల మాదిరిగానే, ఈ కుటుంబంలోని మూలకాల ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, ముఖ్యంగా బయటి షెల్‌లలో, సారూప్య ధోరణులుంటాయి. దానితో రసాయన ప్రవర్తనలో ధోరణులు ఏర్పడతాయి.

Z	మూలకం	ప్రతి షెల్‌కు ఎలక్ట్రాన్‌లు
7	నైట్రోజన్	2, 5
15	భాస్వరం	2, 8, 5
33	ఆర్సెనిక్	2, 8, 18, 5
51	యాంటీమోనీ	2, 8, 18, 18, 5
83	బిస్మత్	2, 8, 18, 32, 18, 5
115	మాస్కోవియం	2, 8, 18, 32, 32, 18, 5 (ఊహాత్మకం)

ఈ గుంపు లోని అన్ని మూలకాలకు వాటి బయటి షెల్‌లో 5 ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంటాయి, అంటే s సబ్‌షెల్‌లో 2 ఎలక్ట్రాన్లు, p సబ్‌షెల్‌లో 3 జత కాని ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. అంటే అయనీకరణం కాని స్థితిలో వాటి బయటి ఎలక్ట్రాన్ షెల్‌ను పూరించడానికి 3 తక్కువ.

ఈ గ్రూపులో జీవులకు అత్యంత ముఖ్యమైన మూలకాల్లో నైట్రోజన్ (N) ఒకటి. ఇది డైఅటామిక్ రూపంలో గాలిలో ప్రధాన భాగం. ఫాస్ఫరస్ (P) కూడా నత్రజని వలె, అన్ని రకాల జీవులకు అవసరం.

భౌతిక

నిక్టోజన్లలో రెండు అలోహాలు (ఒక వాయువు, ఒక ఘన), రెండు అర్ధలోహాలు, ఒక లోహం లతో పాటు రసాయన లక్షణాలు తెలియని ఒక మూలకం ఉన్నాయి. గ్రూపులోని అన్ని మూలకాలు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘనపదార్థాలే, ఒక్క నత్రజని తప్ప. ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద వాయురూపంలో ఉంటుంది. నైట్రోజన్ బిస్మత్, రెండూ ప్నిక్టోజెన్‌లు అయినప్పటికీ, వాటి భౌతిక లక్షణాలలో చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, STP వద్ద నైట్రోజన్ పారదర్శక అలోహ వాయువు కాగా, బిస్మత్ వెండి-లాంటి తెలుపు రంగులో ఉండే లోహం.

నిక్టోజన్ల సాంద్రతలు భారీ మూలకాలకు వెళ్ళేకొద్దీ పెరుగుతాయి. STP వద్ద నైట్రోజన్ సాంద్రత 0.001251 g/cm ³ . STP వద్ద భాస్వరం సాంద్రత 1.82 g/cm ³, ఆర్సెనిక్ సాంద్రత 5.72 g/cm ³, యాంటీమోనీ 6.68 g/cm^3, బిస్మత్ 9.79 g/cm ³ .

నత్రజని ద్రవీభవన స్థానం −210 °C, మరిగే స్థానం −196 °C. భాస్వరం ద్రవీభవన స్థానం 44 °C, మరిగే స్థానం 280 °C. ఆవర్తన పట్టిక లోని మొత్తం మూలకాలన్నిటిలో ప్రామాణిక పీడనం వద్ద ఉత్పతనమయ్యే రెండే మూలకాలలో ఆర్సెనిక్ ఒకటి; ఇది 603°C వద్ద ఉత్పతనం చెందుతుంది. ఆంటిమోనీ ద్రవీభవన స్థానం 631 °C, దాని మరిగే స్థానం 1587 °C. బిస్మత్ ద్రవీభవన స్థానం 271 °C, మరిగే స్థానం 1564 °C.

లభ్యత

భూమి పై పెంకులో నత్రజని మిలియన్‌కు 25 భాగాలు, మట్టిలో సగటున ఒక మిలియనుకు 5 భాగాలు, ట్రిలియన్ సముద్రపు నీటిలో 100 నుండి 500 భాగాలు, పొడి గాలిలో 78% ఉంటుంది. భూమిపై నత్రజనిలో ఎక్కువ భాగం నైట్రోజన్ వాయువు రూపంలో ఉంటుంది, అయితే కొన్ని నైట్రేట్ ఖనిజాలు ఉన్నాయి. సాధారణ మానవునిలో నత్రజని, బరువు ప్రకారం 2.5% ఉంటుంది.

భాస్వరం భూమి పైపెంకులో 0.1% ఉంటుంది, ఇది అక్కడ 11వ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకం . మట్టిలో ఫాస్ఫరస్ ఒక మిలియనుకు 0.65 భాగాలు, సముద్రపు నీటిలో 15 నుండి 60 భాగాలు ఉంటుంది. భూమిపై 200 Mt ఫాస్ఫేట్లు అందుబాటులో ఉన్నాయి. సాధారణ మానవునిలో భాస్వరం, బరువు ప్రకారం 1.1% ఉంటుంది. ఫాస్ఫేట్ శిలలలో ప్రధాన భాగమైన అపాటైట్ కుటుంబానికి చెందిన ఖనిజాలలో భాస్వరం ఏర్పడుతుంది.

ఆర్సెనిక్ భూమి పైపెంకులో మిలియన్‌కు 1.5 భాగాలు ఉంటుంది. ఇది అక్కడ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకాల్లో 53వది. నేలలో ప్రతి ఆర్సెనిక్‌, మిలియనుకు 1 నుండి 10 భాగాలు ఉంటుంది. సముద్రపు నీటిలో బిలియనుకు 1.6 భాగాలు ఉంటుంది. సాధారణ మానవునిలో ఆర్సెనిక్, బరువు ద్వారా బిలియన్‌కు 100 భాగాలు ఉంటుంది. కొంత ఆర్సెనిక్ మూలక రూపంలో ఉంటుంది. ఆర్సెనిక్ చాలావరకు, ఆర్పిమెంట్, రియల్గర్, ఆర్సెనోపైరైట్, ఎనార్జైట్‌ ఖనిజాలలో ఉంటుంది.

యాంటిమోనీ భూమి పెంకులో మిలియన్‌కు 0.2 భాగాలు ఉంటుంది. ఇది అక్కడ 63వ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకం. నేలల్లో సగటున మిలియన్‌కు 1 భాగం, సముద్రపు నీటిలో సగటున ట్రిలియన్‌కి 300 భాగాలు ఉంటుంది. ఒక సాధారణ మానవునిలో యాంటిమోనీ, బరువు ప్రకారం ప్రతి బిలియనుకు 28 భాగాలు ఉంటుంది. వెండి నిక్షేపాలలో కొంత యాంటీమోనీ మూలకం ఉంటుంది.

బిస్మత్ భూమి పెంకులో బిలియన్‌కు 48 భాగాలు ఉంటుంది. ఇది అక్కడ 70వ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకం. నేలల్లో బిస్మత్‌ మిలియన్‌కు 0.25 భాగాలు, సముద్రపు నీటిలో ట్రిలియనుకు 400 భాగాలు ఉంటుంది. బిస్మత్ సాధారణంగా బిస్మతినైట్‌గా ఖనిజ రూపంలో సంభవిస్తుంది. అయితే ఇది మూలక రూపంలో లేదా సల్ఫైడ్ ఖనిజాలలో కూడా సంభవిస్తుంది.

మాస్కోవియాన్ని పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్లలో ఒకేసారి అనేక అణువులను ఉత్పత్తి అవుతుంది.

ఉపయోగాలు

• లిక్విడ్ నైట్రోజన్ సాధారణంగా ఉపయోగించే క్రయోజెనిక్ ద్రవం.
• అమ్మోనియా రూపంలో నత్రజని చాలా మొక్కల మనుగడకు కీలకమైన పోషకం. అమ్మోనియా సంశ్లేషణ ప్రపంచంలోని శక్తి వినియోగంలో 1-2%, ఆహారంలో ఎక్కువ భాగం.
• అగ్గిపెట్టెలు, దహన బాంబులలో భాస్వరాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
• ఫాస్ఫేట్ ఎరువులు ప్రపంచంలో విస్తారంగా వాడతారు
• ఆర్సెనిక్ చారిత్రికంగా పారిస్ గ్రీన్ పిగ్మెంట్‌గా ఉపయోగించేవారు. అయితే దాని విపరీతమైన విషపూరితం కారణంగా ఇప్పుడు వాడడం లేదు.
• ఆర్గానోఆర్సెనిక్ సమ్మేళనాల రూపంలో ఆర్సెనిక్ కొన్నిసార్లు చికెన్ ఫీడ్‌లో ఉపయోగిస్తారు.
• కొన్ని బుల్లెట్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి యాంటీమోనీ సీసంతో కలిపి ఉంటుంది.
• ఆంటిమోనీ కరెన్సీని 1930లలో చైనాలోని కొన్ని ప్రాంతాల్లో కొంత కాలం పాటు ఉపయోగించారు, అయితే యాంటిమోనీ మృదువైనది. విషపూరితమైనది కాబట్టి ఈ ఉపయోగాన్ని ఆపేసారు.
• పెప్టో-బిస్మోల్‌లో బిస్మత్ సబ్‌సాలిసైలేట్ క్రియాశీల పదార్ధం.
• క్యాన్సర్ రోగులలో రేడియేషన్ థెరపీని మెరుగుపరచడ కోసం ఎలుకలలో బిస్మత్ చాల్కోజెనైడ్స్ ప్రభావాలను అధ్యయనం చేస్తున్నారు.

జీవ పాత్ర

నత్రజని అనేది భూమిపై జీవానికి కీలకమైన DNA, అమైనో ఆమ్లాలు వంటి అణువులలో భాగం. మొక్క నోడ్స్‌లో ఉండే బ్యాక్టీరియా కారణంగా కొన్ని మొక్కలలో నైట్రేట్‌లు ఏర్పడతాయి. పెసల వంటి పప్పుధాన్యాల మొక్కలలో, బచ్చలికూర, పాలకూరల్లో ఇది కనిపిస్తుంది.  సాధారణ, 70 కిలోల మానవునిలో 1.8 కిలోల నైట్రోజన్ ఉంటుంది.

ఫాస్ఫేట్ల రూపంలో భాస్వరం DNA, ATP వంటి జీవితానికి ముఖ్యమైన సమ్మేళనాలలో ఉంటుంది. మానవులు రోజుకు సుమారుగా 1 గ్రా భాస్వరం తీసుకుంటారు. చేపలు, కాలేయం, టర్కీ, చికెన్, గుడ్లు వంటి ఆహారాలలో భాస్వరం కనిపిస్తుంది. ఫాస్ఫేట్ లోపం అనేది హైపోఫాస్ఫేటిమియా అని పిలువబడే సమస్య. సాధారణంగా 70 కిలోల మానవునిలో 480 గ్రా భాస్వరం ఉంటుంది.

ఆర్సెనిక్ కోళ్లు, ఎలుకలలో పెరుగుదలకు దోహదపడుతుంది. తక్కువ పరిమాణంలో మానవులకు అవసరం కావచ్చు. అమైనో ఆమ్లం అర్జినైన్‌ను జీవక్రియ చేయడంలో ఆర్సెనిక్ సహాయకరంగా ఉంటుంది. సాధారణంగా 70 కిలోల మనిషిలో 7 mg ఆర్సెనిక్ ఉంటుంది.

ఆంటిమోనీకి జీవసంబంధమైన పాత్ర ఉన్నట్లు తెలియదు. మొక్కలు యాంటిమోనీని అతి స్వల్ప మొత్తాలలో మాత్రమే తీసుకుంటాయి. సాధారణ 70 కిలోల మానవునిలో సుమారుగా 2 mg యాంటిమోనీ ఉంటుంది.

విషపూరితం

నత్రజని వాయువు విషపూరితం కాదు, కానీ స్వచ్ఛమైన నైట్రోజన్ వాయువును పీల్చడం ప్రాణాంతకం, ఎందుకంటే ఇది నత్రజని అస్ఫిక్సియేషన్‌కు కారణమవుతుంది. రక్తంలో నత్రజని బుడగలు ఏర్పడటం, స్కూబా డైవింగ్ సమయంలో సంభవించేవి, "బెండ్స్" ( డికంప్రెషన్ సిక్‌నెస్ ) అనే పరిస్థితిని కలిగిస్తాయి. హైడ్రోజన్ సైనైడ్, నైట్రోజన్ ఆధారిత పేలుడు పదార్థాలు వంటి అనేక నైట్రోజన్ సమ్మేళనాలు కూడా అత్యంత ప్రమాదకరమైనవి.

భాస్వరం అలోట్రోప్ అయిన తెల్ల భాస్వరం విషపూరితమైనది. ఒక కిలో శరీర బరువుకు 1 mg ప్రాణాంతకమైన మోతాదు. తెల్ల భాస్వరం సాధారణంగా కాలేయంపై దాడి చేయడం ద్వారా శరీరంలోకి ప్రవేశించిన వారంలోపు మరణానికి కారణమౌతుంది. భాస్వరం వాయువును పీల్చడం వల్ల "ఫాస్సీ దవడ " అనే పారిశ్రామిక వ్యాధి వస్తుంది, ఇది దవడ ఎముకను తినేస్తుంది. తెల్ల భాస్వరం చాలా మండుతుంది. కొన్ని ఆర్గానోఫాస్ఫరస్ సమ్మేళనాలు మానవ శరీరంలోని కొన్ని ఎంజైమ్‌లను నిరోధించి ప్రాణాపాయం కలిగించగలవు.

ఆర్సెనిక్ మూలకం విషపూరితమైనది. దానిలో అనేక అకర్బన సమ్మేళనాలు ఉన్నాయి; అయితే దానిలోని కొన్ని సేంద్రీయ సమ్మేళనాలు కోళ్లలో పెరుగుదలను ప్రోత్సహిస్తాయి. మానవులకు ఆర్సెనిక్ ప్రాణాంతకమైన మోతాదు 200 mg. ఇది అతిసారం, వాంతులు, కడుపు నొప్పి, నిర్జలీకరణం, కోమాకు కారణమవుతుంది. ఆర్సెనిక్ విషం వలమ్న ఒక రోజులో మరణం సంభవిస్తుంది.

ఆంటిమోనీ స్వల్పంగా విషపూరితమైనది. యాంటీమోనీ కంటైనర్‌లలో నింపిన వైన్ వాంతతులు కలగజేస్తుంది. పెద్ద మోతాదులో తీసుకున్నప్పుడు, యాంటిమోనీ వాంతికి కారణమవుతుంది. ముందు కోలుకున్నట్లు కనిపించినా, కొన్ని రోజులకు మరణం సంభవిస్తుంది. ఆంటిమోనీ కొన్ని ఎంజైమ్‌లకు అంటుకుంటుంది. దాన్ని తొలగించడం కష్టం. స్టిబిన్, (SbH₃) స్వచ్ఛమైన యాంటీమోనీ కంటే చాలా విషపూరితమైనది.

బిస్మత్ అంతగా విషపూరితం కానప్పటికీ దీనిని ఎక్కువగా తీసుకోవడం వల్ల కాలేయం దెబ్బతింటుంది. బిస్మత్ పాయిజనింగ్ వల్ల ఒక్క వ్యక్తి మాత్రమే మరణించినట్లు ఇప్పటి వరకు రికార్డై ఉంది. అయితే, కరిగే బిస్మత్ లవణాల వినియోగం వలన చిగుళ్ళు నల్లబడతాయి.