Nitrogén Valencias elektronikus konfigurációja és kompozitjai
az nitrogénváltozatok -3, mint az ammóniában és az aminokban +5, mint a salétromsavban (Tyagi, 2009). Ez az elem nem terjeszti ki a többi valentumot.
A nitrogénatom kémiai elem a 7. periódusszámmal és a periódusos rendszer 15. csoportjának (korábban VA) első elemével. A csoport nitrogén (N), foszfor (P), arzén (As), antimon (Sb), bizmut (Bi) és moscovium (Mc)..
Az elemek bizonyos általános hasonlóságokat mutatnak a kémiai viselkedésben, bár egyértelműen kémiailag megkülönböztetik egymást. Ezek a hasonlóságok az atomok elektronikus struktúráinak közös jellemzőit tükrözik (Sanderson, 2016).
A nitrogén szinte minden fehérjében van jelen, és fontos szerepet játszik mind a biokémiai alkalmazásokban, mind az ipari alkalmazásokban. A nitrogén erős kötéseket képez, mivel képes egy hármas kötést kialakítani egy másik nitrogénatommal és más elemekkel.
Ezért nagy mennyiségű energia van a nitrogénvegyületekben. 100 évvel ezelőtt kevés volt ismert a nitrogénről. Most a nitrogént általában az élelmiszerek megőrzésére és műtrágya-ként használják (Wandell, 2016).
Elektronikus konfiguráció és értékek
Egy atomban az elektronok töltik ki a különböző szinteket energiáik szerint. Az első elektronok töltik ki az alacsony energiaszintet, majd magasabb energiaszintre lépnek.
A legtöbb külső energiaszint egy atomban valencia héjként ismert, és az e héjba helyezett elektronok valenselektronokként ismertek..
Ezek az elektronok főként kötések kialakulásában és más atomokkal való kémiai reakcióban találhatók. Ezért a valens elektronok felelősek egy elem különböző kémiai és fizikai tulajdonságaiért (Valence Electrons, S.F.).
A nitrogénnek, amint azt korábban említettük, atomi száma Z = 7. Ez azt jelenti, hogy az Ön energiaszintjeit vagy elektronikus konfigurációját töltő elektronjai 1S2 2S2 2P3.
Emlékeztetni kell arra, hogy a természetben az atomok mindig arra törekszenek, hogy a nemesgázok elektronikus konfigurációját az elektronok megnyerése, elvesztése vagy megosztása révén keressék meg.
A nitrogén esetében a nemesgáz, amelynek célja az elektronikus konfiguráció, neon, amelynek atomi száma Z = 10 (1S2 2S2 2P6) és hélium, amelynek atomi száma Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013).
A nitrogén egyesítésének különböző módjai valenciáját (vagy oxidációs állapotát) adják. A nitrogén konkrét esete, amely a periódusos táblázat második periódusában van, nem tudja bővíteni a valencia rétegét, mint a csoport többi elemét.
Várható, hogy -3, +3 és +5 értékű valenciákat tartalmaz. A nitrogén azonban a -3-as, például ammóniában és aminokban + 5-ig terjedő értékű, mint a salétromsavban. (Tyagi, 2009).
A valencia kötéselmélet segít megmagyarázni a vegyületek képződését az adott oxidációs állapotban lévő nitrogén elektronikus konfigurációja szerint. Ehhez figyelembe kell vennünk az elektronok számát a valencia rétegben, és azt, hogy mennyi szükséges a nemesgáz konfiguráció megszerzéséhez.
Nitrogénvegyületek
Az oxidációs állapotok nagy száma miatt a nitrogén nagyszámú vegyületet képezhet. Először is emlékeznünk kell arra, hogy a molekuláris nitrogén esetében a meghatározása szerint a valencia értéke 0.
-3-as oxidációs állapot az egyik leggyakoribb az elemhez. Az ilyen oxidációs állapotú vegyületek például ammónia (NH3), aminok (R3N), ammónium-ion (NH).4+), az iminek (C = N-R) és a nitrilek (C≡N).
Az oxidációs állapot -2, a nitrogén 7 elektronnal marad a valens héjában. Ez a páratlan számú elektron a valens héjban megmagyarázza, hogy az ilyen oxidációs állapotú vegyületeknek áthidaló kapcsolata van két nitrogén között. Ilyen oxidációs állapotú vegyületek például a hidrazinok (R2-N-N-R2) és hidrazonok (C = N-N-R)2).
Az oxidációs állapotban -1 nitrogén marad 6 elektronnal a valens héjban. Ilyen szelekciójú nitrogénvegyületek például a hidroxil-amin (R)2NOH) és az azo-vegyületek (RN = NR).
Pozitív oxidációs állapotban a nitrogén általában oxigénatomokhoz kapcsolódik, hogy oxidokat, oxiszolokat vagy oxacidokat képezzenek. A +1 oxidációs állapot esetében a nitrogén négy elektonja van a valens héjában.
Ilyen vegyülettel rendelkező vegyületek például a dinitrogén-oxid vagy a nevető gáz (N2O) és nitrogénvegyületek (R = NO) (Reusch, nitrogén-oxidáló államok, 2015).
A +2 oxidációs állapotának egyik példája a nitrogén-oxid vagy a nitrogén-oxid (NO), a színtelen gáz, amelyet a fémek híg salétromsavval történő reakciójával állítanak elő. Ez a vegyület rendkívül instabil szabad gyökö, mivel reagál az O-val2 a levegőben a NO gáz képződéséhez2.
Nitrit (NO2-) bázikus oldatban és nitrogénsavban (HNO)2) savoldatban a +3 oxidációs állapotú vegyületek példái. Ezek lehetnek oxidálószerek, amelyek általában NO (g) vagy redukálószereket termelnek a nitrátion képződéséhez.
Dinitrogén-trioxid (N2O3) és a nitrocsoportot (R-NO2) más példák a valens +3-at tartalmazó nitrogénvegyületekre.
Nitrogén-dioxid (NO2) vagy nitrogén-dioxid egy nitrogénvegyület, amelynek valenciája +4. Ez egy barna gáz, amelyet általában tömény salétromsav és sok fém reakciójával állítanak elő. Dimerizálódik az N-re2O4.
+5 állapotban nitrátokat és salétromsavat találunk, amelyek savas oldatokban oxidálószerek. Ebben az esetben a nitrogénnek két elektronja van a valencia héjban, amelyek a 2S-es pályán vannak. (Nitrogén oxidációs állapota, S.F.).
Vannak olyan vegyületek is, mint a nitrozilazid és a dinitrogén-trioxid, ahol a nitrogénnek több oxidációs állapota van a molekulában. A nitrozilazid esetében (N4O) nitrogén -1, 0, + 1 és +2; és a dinitrogén-trioxid esetében valenciája +2 és +4.
A nitrogénvegyületek nómenklatúrája
Tekintettel a nitrogénvegyületek kémiai összetettségére, a hagyományos nómenklatúra nem volt elég ahhoz, hogy megnevezzék őket, nem is beszélve arról, hogy megfelelően azonosították őket. Ezért többek között a tiszta és alkalmazott kémia nemzetközi szövetsége (az angol nyelvű rövidítése IUPAC) létrehozott egy szisztematikus nómenklatúrát, ahol a vegyületeket a benne lévő atomok mennyiségének megfelelően nevezik.
Ez akkor előnyös, ha nitrogén-oxidokat nevezünk el. Például a nitrogén-monoxidot nitrogén-monoxid és nitrogén-oxid (NO) dinitrogén-monoxidnak (N) nevezzük.2O).
Emellett 1919-ben az Alfred Stock német vegyész kifejlesztett egy módszert a kémiai vegyületek megnevezésére az oxidációs állapot alapján, amelyet római számokkal írtak zárójelben. Így például a nitrogén-oxidot és a nitrogén-oxidot nitrogén-oxidnak (II) és nitrogén-oxidnak (I) nevezzük (IUPAC, 2005)..
referenciák
- (2005). A NEMZETI KÉMIAI NOMENKLATÚRÁSA IUPAC ajánlások 2005. Letöltve az iupac.org-ból.
- A nitrogén oxidációs állapota. (S. F.). A kpu.ca.
- Reusch, W. (2013, május 5.). Elektronikus konfigurációk az időszakos táblázatban. A kémia.msu.edu-ból származik.
- Reusch, W. (2015, augusztus 8). A nitrogén oxidációs állapotai. A kem.libretexts.org-ból származik.
- Sanderson, R. T. (2016, december 12.). Nitrogéncsoport elem. A britannica.com-ból visszanyert.
- Tyagi, V. P. (2009). Essential Chemistry Xii. Új Deli: Ratna Sagar.
- Valence Electronok. (S. F.). A chemistry.tutorvista.com webhelyről visszanyert.
- Wandell, A. (2016, december 13.). A nitrogén kémia. A kem.libretexts.org-ból származik.