Do grupy azotowców zaliczamy pierwiastki 15 grupy układu okresowego: azot, fosfor, arsen, antymon, bizmut oraz nietrwały moskow ( Rys. 1 ).

Azot, ze względu na jego rolę w produkcji wielu ważnych związków oraz rolę w przyrodzie został omówiony w osobnym rozdziale – Azotowce (Azot).

Tabela 1 przedstawia najważniejsze dane dotyczące właściwości azotowców.

Występowanie i otrzymywanie

Fosfor występuje w postaci minerałów – apatytów, np. \( 3Ca_3(PO_4)_2⋅CaF_2 \) apatytu węglanowego \( 3Ca_3(PO_4)_2⋅CaCO_3 ⋅H_2O \) oraz hydroksylowego \( 3Ca_3(PO_4)_2⋅Ca(OH)_2 \) – składników muszli, kości i zębów.
Arsen występuje sporadycznie w postaci siarczków: aurypigmentu \( As_2S_3 \),realgaru \( As_4WS_4 \), arsenopirytu \( FeAsS \).
Antymon i bizmut występują w postaci siarczków i tlenków: antymonit \( Sb_2S_3 \), bizmutynu \( Bi_2S_3 \), walentynitu \( Sb_2O_3 \) oraz ochry bizmutowej \( Bi_2O_3 \).

Fosfor otrzymuje się przez ogrzewanie fosforanu wapnia z piaskiem i koksem bez dostępu powietrza w piecu elektrycznym w temperaturze 1570-1720 K:

Arsen otrzymuje się z rozkładu arsenopirytu bez dostępu powietrza:

Antymon i bizmut otrzymuje się przez prażenie siarczków, a następnie redukcję otrzymanych tlenków węglem:

Właściwości fizyczne i chemiczne

Fosfor posiada cztery odmiany alotropowe, o różnej strukturze i różnych właściwościach ( Rys. 2 i Rys. 3 ).

Fosfor biały – zbudowany z czteroatomowych cząsteczek \( P_4 \), to półprzezroczyste, woskowate ciało stałe, które żółknie pod wpływem światła. Pod wpływem tlenu ulega chemoluminescencji – świeci na zielonkawo w ciemności. W kontakcie z powietrzem ulega zapłonowi przy potarciu już w temperaturze \( 313-323K (30-40 ^oC) \). Jest toksyczny, słabo rozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w benzenie, olejach, dwusiarczku węgla i dwuchlorku dwusiarki.

Fosfor czerwony – jest bardziej stabilny niż biały, ale mniej stabilny niż fosfor czarny. Nie jest toksyczny, ale jest mniej reaktywny niż fosfor biały, zapala się dopiero w temperaturze powyżej \( 533K (260 ^oC) \).

Fosfor czarny – stabilna odmiana fosforu jest najmniej reaktywnym alotropem. Wyglądem, właściwościami i strukturą przypomina grafit, ponieważ jest czarny i łuszczący się oraz jest przewodnikiem elektryczności.

Fosforen – pojedyncza warstwa fosforu czarnego, to grafenopodobny materiał 2D o doskonałych właściwościach transportu ładunków, transportu termicznego i właściwościach optycznych.

Fosfor fioletowy – to kolejny półprzewodnikowy warstwowy alotrop o wyjątkowych właściwościach elektronicznych i optoelektronicznych. Stwierdzono, że fosfor fioletowy jest bardziej stabilny, niż fosfor czarny [1].

Arsen – stalowoszare, bardzo kruche, krystaliczne, półmetaliczne ciało stałe; matowieje na powietrzu, a po podgrzaniu szybko utlenia się do tlenku arsenu ( \( As_2O_3 \)). Arsen i jego związki są trujące.

Antymon – jest biało-niebieskim, kruchym półmetalem. Sb i jego związki są toksyczne. Rozpuszcza się tylko w stężonym kwasie solnym i siarkowym.

Bizmut – jest rzadkim metalem o różowawym zabarwieniu ( Rys. 4 ). Podobnie jak ołów, dobrze ekranuje promieniowanie gamma. Jego związek z manganem (MnBi) jest trwałym magnesem.

Najważniejsze związki

\( Ca(H_2PO_4)_2 \) diwodorofosforan (V) wapnia – główny składnik nawozów sztucznych – superfosfatów, w proszkach do pieczenia, jako suplement diety – źródło wapnia w żywności oraz jako stabilizator tworzyw sztucznych.
\( NaH_2PO_4 \) diwodorofosforan (V) sodu – składnik buforu fosoforanowego o pH 5,7 do 8,0.
\( Na_3PO_4 \) fosforan (V) sodu – składnik proszków do prania, służy do zmiękczania wody, regulator kwasowości (E339) oraz substancja wzbogacająca żywność w fosfor, składnik nawozów fosforowych.
\( As_2O_3 \) tlenek arsenu (III), arszenik, dawniej służył do wyrobu szkła (o zielonym zabarwieniu), emalii i farb (tzw. zieleń arszenikowa), konserwacji skór i drewna, jako trucizna na gryzonie. Obecnie wycofany z użytku.