Elektronická konfigurácia a kompozity dusíka vo Valencii



dusíkových valencií pohybujú sa od -3, ako v amoniaku a amínoch, až +5 ako v kyseline dusičnej (Tyagi, 2009). Tento prvok nerozširuje valencie ako ostatné.

Atóm dusíka je chemický prvok s atómovým číslom 7 a prvým prvkom skupiny 15 (predtým VA) periodickej tabuľky. Skupina sa skladá z dusíka (N), fosforu (P), arzénu (As), antimónu (Sb), bizmutu (Bi) a moskovia (Mc).

Prvky zdieľajú určité všeobecné podobnosti v chemickom správaní, aj keď sú zreteľne navzájom chemicky diferencované. Tieto podobnosti odrážajú spoločné charakteristiky elektronických štruktúr ich atómov (Sanderson, 2016).

Dusík je prítomný v takmer všetkých proteínoch a hrá dôležitú úlohu v biochemických aplikáciách aj v priemyselných aplikáciách. Dusík vytvára silné väzby vďaka svojej schopnosti tvoriť trojitú väzbu s iným atómom dusíka a ďalšími prvkami.

Preto je v zlúčeninách dusíka veľké množstvo energie. Pred 100 rokmi bolo o dusíku málo známe. Doteraz sa dusík bežne používa na ochranu potravín a ako hnojivo (Wandell, 2016).

Elektronická konfigurácia a valencie

V atóme elektróny vyplňujú rôzne úrovne podľa svojich energií. Prvé elektróny zaplnia nízku úroveň energie a potom prejdú na vyššiu úroveň energie.

Najviac vonkajšia hladina energie v atóme je známa ako valenčná škrupina a elektróny umiestnené v tomto puzdre sú známe ako valenčné elektróny.

Tieto elektróny sa nachádzajú hlavne pri tvorbe väzieb a pri chemickej reakcii s inými atómami. Valenčné elektróny sú preto zodpovedné za rôzne chemické a fyzikálne vlastnosti prvku (Valence Electrons, S.F.).

Dusík, ako bolo uvedené vyššie, má atómové číslo Z = 7. To znamená, že vaše elektróny, ktoré zapĺňajú vašu energetickú hladinu alebo elektronickú konfiguráciu, sú 1S2 2S2 2P3.

Je potrebné pripomenúť, že v prírode sa atómy vždy snažia mať elektronickú konfiguráciu vzácnych plynov buď výherou, stratou alebo zdieľaním elektrónov..

V prípade dusíka je ušľachtilým plynom, ktorý má elektronickú konfiguráciu, neón, ktorého atómové číslo je Z = 10 (1S).2 2S2 2P6) a hélia, ktorého atómové číslo je Z = 2 (1S)2) (Reusch, 2013).

Rôzne spôsoby spájania dusíka mu dávajú svoju valenciu (alebo oxidačný stav). V špecifickom prípade dusíka, ktorý je v druhej perióde periodickej tabuľky, nie je schopný rozšíriť svoju valenčnú vrstvu tak, ako ostatné prvky vašej skupiny.

Predpokladá sa, že má valencie -3, +3 a +5. Avšak dusík má valenčné stavy v rozsahu od -3, ako v amoniaku a amínoch, až +5, ako v kyseline dusičnej. (Tyagi, 2009).

Teória valenčných väzieb pomáha vysvetliť tvorbu zlúčenín podľa elektronickej konfigurácie dusíka pre daný oxidačný stav. Na to musíme brať do úvahy počet elektrónov vo valenčnej vrstve a koľko je potrebné na získanie konfigurácie vzácneho plynu.

Zlúčeniny dusíka

Vzhľadom na veľký počet oxidačných stavov môže dusík tvoriť veľký počet zlúčenín. V prvom rade je potrebné pripomenúť, že v prípade molekulárneho dusíka je jeho valencia 0.

Oxidačný stav -3 je jedným z najbežnejších prvkov tohto prvku. Príklady zlúčenín s týmto stavom oxidácie sú amoniak (NH3), amíny (R3N), amónny ión (NH).4+), imíny (C = N-R) a nitrily (C = N).

Oxidačný stav -2, dusík je ponechaný so 7 elektrónmi v jeho valenčnom plášti. Tento nepárny počet elektrónov vo valenčnom plášti vysvetľuje, prečo zlúčeniny s týmto oxidačným stavom majú premostenie medzi dvoma dusíkami. Príklady zlúčenín s týmto oxidačným stavom sú hydrazíny (R2-N-N-R2) a hydrazóny (C = N-N-R)2).

V oxidačnom stave -1 je dusík ponechaný so 6 elektrónmi vo valenčnom plášti. Príkladom dusíkatých zlúčenín s touto valenciou sú hydroxylamín (R)2NOH) a azozlúčeniny (RN = NR).

V pozitívnych oxidačných stavoch je dusík zvyčajne viazaný na atómy kyslíka za vzniku oxidov, oxizolov alebo oxacidov. V prípade oxidačného stavu +1 má dusík vo svojom valenčnom puzdre 4 elektróny.

Príkladmi zlúčenín s touto valenciou sú oxid dusičitý alebo smáčací plyn (N2O) a zlúčeniny dusíka (R = NO) (Reusch, oxidačné stavy dusíka, 2015).

V prípade oxidačného stavu +2 je jedným príkladom oxid dusnatý alebo oxid dusnatý (NO), bezfarebný plyn vyrobený reakciou kovov so zriedenou kyselinou dusičnou. Táto zlúčenina je vysoko nestabilný voľný radikál, pretože reaguje s O2 vo vzduchu na vytvorenie NO plynu2.

Nitrit (NO2-) v zásaditom roztoku a kyseline dusitej (HNO)2) v kyslom roztoku sú príklady zlúčenín s oxidačným stavom +3. Môžu to byť oxidačné činidlá, ktoré normálne produkujú NO (g) alebo redukčné činidlá za vzniku dusičnanového iónu.

Oxid dusný (N2O3) a nitroskupiny (R-NO.)2) sú ďalšie príklady dusíkatých zlúčenín s valenciou +3.

Oxid dusičitý (NO2alebo oxid dusičitý je zlúčenina dusíka s valenciou +4. Je to hnedý plyn, ktorý sa všeobecne vyrába reakciou koncentrovanej kyseliny dusičnej s mnohými kovmi. Dimerizuje na N2O4.

V stave +5 nájdeme dusičnany a kyselinu dusičnú, ktoré sú oxidačnými činidlami v kyslých roztokoch. V tomto prípade má dusík v valenčnom plášti 2 elektróny, ktoré sú v orbitáli 2S. (Oxidačné stavy dusíka, S.F.).

Existujú tiež zlúčeniny, ako je nitrosilazid a oxid dusičitý, kde má dusík v molekule niekoľko oxidačných stavov. V prípade nitrosilazidu (N. \ T40) dusík má valenciu -1, 0, + 1 a +2; a v prípade oxidu dusičitého má valenciu +2 a +4.

Nomenklatúra zlúčenín dusíka

Vzhľadom na zložitosť chémie zlúčenín dusíka, tradičná nomenklatúra nestačila na ich pomenovanie, nieto ich dostatočne identifikovať. Preto medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie (IUPAC pre svoju akronym v angličtine) vytvorila okrem iných dôvodov systematickú nomenklatúru, v ktorej sú zlúčeniny pomenované podľa množstva atómov, ktoré obsahujú.

To je prospešné, pokiaľ ide o pomenovanie oxidov dusíka. Napríklad oxid dusnatý by bol pomenovaný oxid dusnatý a oxid dusný (NO) oxid dusnatý (N)2O).

Okrem toho, v roku 1919, nemecký chemik Alfred Stock vyvinul metódu na pomenovanie chemických zlúčenín na základe oxidačného stavu, ktorý je napísaný rímskymi číslicami v zátvorkách. Napríklad oxid dusnatý a oxid dusný by sa nazývali oxidy dusíka (II) a oxidy dusíka (I) (IUPAC, 2005).

referencie

  1. (2005). NOMENKLATÚRA ANORGANICKEJ CHÉMIE Odporúčania IUPAC 2005. Zdroj: iupac.org.
  2. Oxidačné stavy dusíka. (S.F.). Získané z kpu.ca.
  3. Reusch, W. (2013, 5. máj). Konfigurácie elektrónov v periodickej tabuľke. Zdroj: chemistry.msu.edu.
  4. Reusch, W. (2015, 8. august). Oxidačné stavy dusíka. Zdroj: chem.libretexts.org.
  5. Sanderson, R. T. (2016, 12. december). Prvok skupiny dusíka. Získané z britannica.com.
  6. Tyagi, V. P. (2009). Základná chémia Xii. Nový Deli: Ratna Sagar.
  7. Valenčné elektróny. (S.F.). Obnovené z chemistry.tutorvista.com.
  8. Wandell, A. (2016, 13. december). Chémia dusíka. Zdroj: chem.libretexts.org.