Сравнить строение атомов фосфора и азота, что в них общего?

Если сравнивать строение атомов фосфора (P) и азота (N), то главное — оба принадлежат к одному семейству периодической таблицы (15-я группа, p-элементы). Из-за этого у них очень похожее «ядро» валентной электроники и, как следствие, схожие типичные валентности. Коротко и по делу:

Электронные конфигурации

• Азот, Z=7: 1s² 2s² 2p³ (или [He] 2s² 2p³).

• Фосфор, Z=15: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ (или [Ne] 3s² 3p³).

Что у них общего

• Одна и та же валентная формула ns²np³: на внешнем слое у обоих 5 электронов — пара на s-орбитали и три одиночных электрона на p-орбиталях.

• Полузаполненная p-подоболочка (p³): по одному электрону на px, py, pz (по правилу Хунда). Это даёт дополнительную устойчивость такому распределению.

• Типичная валентность 3: три неспаренных p-электрона естественно дают три ковалентные связи; пара ns² остаётся как неподелённая.

• Характерная «пирамида» у гидридов и аминов: NH₃ и PH₃ имеют пирамидальное строение с одной неподелённой парой на атоме центрального элемента.

• Схожие степени окисления: −3, +3, +5 встречаются у обоих (−3 в нитридах/фосфидах, +3 и +5 — в окси- и галогенсодержащих соединениях).

• Оба — p-элементы одной подгруппы (пниктогены), поэтому проявляют родственные типы реакций (образование солей −3, кислородных кислот и т. д.).

В чём различия (коротко, чтобы понимать нюансы)

• Размер и оболочки: у фосфора на один энергетический уровень больше (n=3 против n=2 у азота), поэтому атом P крупнее и более «экранирован».

• Электроотрицательность и энергия ионизации: азот электроотрицательнее и труднее ионизуется; из-за этого его связи обычно короче и более полярные.

• Расширение координации: азот ограничен максимумом координации 4 (например, NH₄⁺), а фосфор легко даёт координацию 5 и даже 6 (PF₅, [PF₆]⁻) — следствие большей оболочки n=3 и возможной гипервалентности.

• Сила основания гидридов: NH₃ — заметно более основен и способен к водородным связям; PH₃ — гораздо слабее основание.

Итого: главное общее — одинаковое число валентных электронов и одна и та же валентная конфигурация ns²np³ с тремя неспаренными p-электронами. Именно это родство и делает химию азота и фосфора во многом похожей, несмотря на отличия, связанные с размером и электроотрицательностью.