【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第五章氮和磷，氮族元素 

§5-11氮族元素

砷、锑、铋

【01】氮族元素除氮和磷外，还有砷As、锑Sb、铋Bi三种元素，它们的原子量，原子结构简图等在本章开始已经介绍过了，在自然界里，砷、锑、铋的存在量不多，大都以硫化物的形式存在，例如雄黄As₂S₂、雌黄As₂S₃、辉锑矿Sb₂S₃、辉铋矿Bi₂S₃等。把这些矿石煅烧成氧化物后，用碳还原可得这些单质。

1、单质的性质

【02】单质砷和单质锑与磷一样，也各有几种同素异形体，其中最重要的是灰砷和灰锑。它们色带灰白，质很脆，但都具有金属光泽，能传热导电，具有不同程度的金属性。铋为浅红色的金属，质也较脆，没有延展性。

【03】砷、锑和铋在空气里灼烧时，能生成三价的氧化物，例如：

【04】如果在强氧化剂的作用下，它们也能生成五价的氧化物，如As₂O₅、Sb₂O₅。但Bi₂O₅很不稳定，容易分解，这是因为铋的金属性已较显著的缘故。

【05】砷、锑和铋都不能跟氢直接化合，但可用间接方法制得气态的氢的化合物，如砷化氢AsH₃、锑化氢SbH₃等。但它们都不稳定，容易分解成氢和游离单质，特别是铋化氢。

2、化合物

【06】砷、锑和铋的较重要的化合物是它们的氧化物和它们氧化物对应的水化物（酸类）以及部分盐类。

【07】一般地说，砷、绨和铋都各有二种氧化物，即三价的和五价的氧化物，但普通以三价的氧化物为主要。

【08】三氧化二砷As₂O₃是白色粉末状晶体，通常叫砒霜，性极毒。相当难溶于水，但易溶于碱溶液。溶解于水时，生成亚砷酸：

【09】溶解于碱时，生成亚砷酸盐，例如：

【10】但三氧化二砷也能跟酸反应生成盐类，例如：

【11】这说明三氧化二砷具有两性，但以酸性较强些，所以它的水溶液叫做亚砷酸。

【12】五氧化二砷的性质，大致和三氧化二砷的性质相似，但酸性更强，这是服从元素化合价愈高氧化物的酸性愈强的一般规律的。五氧化二砷的对应酸叫砷酸H₃AsO₄，酸性较亚砷酸强得多，接近于磷酸。砷酸盐与相当的磷酸盐大致相似。砷和它的一切化合物都有毒。

【13】锑的化合物和相当的砷的化合物很相似，但锑显出较强的金属性。例如三氧化二锑Sb₂O₃是典型的两性氧化物，并且碱性较强些；三氧化二铋Bi₂O₃仅具有碱性的。

3、用途

【14】单质砷的用途很少，但它的化合物有广泛的用途。主要利用它的毒性，作为医药上的杀菌剂和农业上的杀虫剂。由于毒性很强，使用时要特别当心中毒。锑和铋虽是金属，但因质脆，不能单独使用。它们常和其他金属做成合金，例如锑、铅、锡制成“活字金”用来作为印刷用的“铅字”，铋、锡、铅、镉制成“武德合金”，以其熔点很低可以制造保险电丝等。

氨族元素

【15】学习了氮、磷、砷、锑、铋和它们的一些主要化合物的性质以后，可以看出它们在性质方面有很多相似的地方，但也有一定的差别。我们从以下几方面来看：

1、单质的性质

【16】氮气、磷、砷是非金属，但砷表现出一些金属性质，如有金属光泽，能导电、导热等。锑和铋是金属，但也有一些非金属性，如性脆，没有延展性等；锑、铋的金属性较非金属为强。

2、气态氢化物

【17】氮、磷、砷、锑、铋的气态氢化物分别是NH₃、PH₃、AsH₃、SbH₃和BiH₃。在这些气态氢化物里，它们的化合价都是-3价。但是随着各元素原子序数的增加，也就是各原子的电子层数的增加，它们的气态氢化物越来越不稳定。NH₃是其中最稳定的，BiH₃最不稳定，常温下就会分解。

3、氧化物和氧化物的对应水化物

【18】氮、磷、砷、锑、铋的最高价氧化物分别是N₂O₅、P₂O₅、As₂O₅、Sb₂O₅、Bi₂O₅，在这些氧化物里，它们的化合价都是+5价，这与它们最外电子层上都有5个电子有密切关系的。这些高价的氧化物都是酸性氧化物，对应的水化物硝酸，磷酸，砷酸等，酸性依次减弱。氮，磷的低价氧化物(N₂O₃，P₂O₃)是酸性氧化物，砷、锑的低价氧化物(As₂O₃，Sb₂O₃)是两性氧化物，铋的低价氧化物(Bi₂O₃)是一种碱性氧化物。与这些低价氧化物对应的水化物，亚硝酸HNO₂，亚磷酸H₃PO₃显酸性，亚砷酸H₃AsO₃，亚锑酸H₃SbO₃显两性，氢氧化铋Bi(OH)₃主要显碱性。

【19】由此看来，不论从单质的性质，气态氢化物的性质，最高价的或低价的氧化物和对应的水化物来看，说明在氮族元素里，随着元素的原子序数的逐渐增大，元素的非金属性逐渐减弱而金属性逐渐增强。这与我们一开始从原子结构与周期律的理论所作出的推论是完全一致的。

习题5-11

1、氮族元素的最高正化合价是几？负化合价是几？为什么铋的最高正化合价的化合物是较不稳定的？

2、同一种元素的高价氧化物的酸性比低价氧化物的酸性要强还是弱？为什么？

3、为什么从氮到铋的非金属性逐渐减弱而金属性逐渐增强？