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周期
周期
27
N
315
P
433
As
551
Sb
683
Bi

第15族元素（だいじゅうごぞくげんそ）は、周期表において第15族に属する窒素・リン・ヒ素・アンチモン・ビスマスのこと。窒素族元素、V族元素（ごぞくげんそ）、ニクトゲン元素 (pnictogen) とよばれることもある。

これらの単体は古くから知られており、ヒ素、アンチモン、ビスマスは近代以前に知られていた。リンが17世紀、窒素は18世紀の発見である。
目次

1 性質

2 水素化物

2.1 水素化物の種類


3 酸化物

4 ハロゲン化物

5 関連項目

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性質

第15族元素は価電子に ns2np3 の5電子を持つ電子構造を有する。

窒素
7Nリン
15Pヒ素
33Asアンチモン
51Sbビスマス
83Bi
電子配置[He]2s22p3[Ne]3s23p3[Ar]3d104s24p3[Kr]4d105s25p3[Xe]4f145d106s26p3
第1イオン化エネルギー
(kJ?mol−1)14021012947834703
電子付加エンタルピー
(kJ?mol−1)---103.23895-
電子親和力
(kJ?mol−1)-6.7572.0---
電気陰性度
(Allred-Rochow)3.072.062.201.821.67
イオン半径
(pm, M3−)132（4配位）----
イオン半径
(pm, M3+)-58（6配位）72（6配位）90（6配位）117（6配位）
131（8配位）
イオン半径
(pm, M5+)27（6配位）31（4配位）48（4配位）
60（6配位）74（6配位）90（6配位）
共有結合半径
(pm)75106119138146
van der Waals半径
(pm)155180185--
融点
(K)63.14 (N2)44.11090 (3.6 MPa)903.78544.4
沸点
(K)77.35 (N2)280887（昇華）18601837
還元電位 E0 (V)--+0.25 (M3+/M)+0.21(M3+/M)+0.32(M3+/M)
ニクトゲン元素のサンプル

第15族元素単体のうち、窒素のみが常温で気体であり、ほかは固体である。また窒素とリンの価電子は混成軌道を形成し、共有結合物質として振舞う。一方、第4周期のヒ素より周期の大きい単体は、共有結合性と金属との性質を併せ持つ物性を示し「半金属」と呼ばれる。これらのヒ素、アンチモン、ビスマスは混成軌道を形成するよりは、2つの電子が占有したs軌道と、3つの1つづつ電子が存在するp軌道として振舞うので、酸化数は+3と+5が安定である。

第15族元素の一部は炎色反応を示す。

リン
（リン酸イオン）ヒ素アンチモン
淡青色淡青色淡青色

第15族元素は半導体デバイスにおいて重要な役割を演じる。第14族元素の真性半導体に対して、第15族元素と第13族元素の化合物から形成される半導体をIII-V族半導体と呼ぶ。III-V族半導体のバンドギャップは可視光領域に相当するため、発光ダイオード・半導体レーザーなど光デバイスの素材として重要である。また、真性半導体に第14族元素を微量ドーピングすることでN型半導体を形成する。

水素化物

第15族元素は一般式 MH3 で示される水素化物を形成する。いずれの水素化物も三角錐状の構造をとるが、アンモニアのみが傾向よりも高い沸点を示し、水素結合を形成する性質を有する。

水素化物の種類

アンモニア NH3

リン化水素 PH3

アルシン AsH3

スチビン SbH3

ビスムチン BiH3

酸化物

窒素とリンは多様な酸化状態を持つ酸化物を形成するが、酸化数が大きいほど自由エネルギーが大きく不安定であり、酸化数0の単体窒素が最も自由エネルギーが小さくて安定な為、窒素酸化物は酸化剤として利用されるものが多い。一方、リンはの酸化物はいずれも単体リンよりも自由エネルギーが小さく、酸化数が大きいものほど自由エネルギーが小さくて安定である。それゆえリンの酸化物は酸化剤としては利用されない。

一方、ヒ素、アンチモン、ビスマスは酸化数+5に比べ+3が安定化しているので、いずれも一般式 M2O3 で表される酸化物が安定である。

ハロゲン化物

第15族元素は一般式 MX3 もしくは MX5 で表されるハロゲン化物などを生成する。

 窒素リンヒ素アンチモンビスマス
NX3その他PX3PX5その他AsX3AsX5SbX3SbX5BiX3
フッ化物フッ化窒素
NF3N2F4
trans-N2F2
cis-N2F2三フッ化リン
PF3
気体
bp 171 K五フッ化リン
PF5
気体
bp 188.6 K 三フッ化ヒ素
AsF3五フッ化ヒ素
AsF5三フッ化アンチモン
SbF3
無色固体五フッ化アンチモン
SbF5
粘稠液体三フッ化ビスマス
BiF3
白色固体
塩化物塩化窒素
NCl3四塩化二窒素
N2Cl4三塩化リン
PCl3
液体
bp 349 K五塩化リン
PCl5
固体
433 K 昇華四塩化二リン
P2Cl4
固体
mp 453 K三塩化ヒ素
AsCl3
液体（存在せず）三塩化アンチモン