Configurarea valențelor de azot și compuși

valențe de azot Acestea variază de la -3, ca în amoniac și amine, la +5 ca în acidul azotic (Tyagi, 2009). Acest element nu extinde valențe ca altele.

Atomul de azot este un element chimic cu numărul atomic 7 și primul element din grupa 15 (anterior VA) din tabelul periodic. Grupul este format din azot (N), fosfor (P), arsenic (As), antimoniu (Sb), bismut (Bi) și moscoviu (Mc).

Elementele împărtășesc anumite asemănări generale în comportamentul chimic, deși sunt clar diferențiate între ele chimic. Aceste similitudini reflectă caracteristicile comune ale structurilor electronice ale atomilor lor (Sanderson, 2016).

Azotul este prezent în aproape toate proteinele și joacă un rol important atât în ​​aplicațiile biochimice, cât și în cele industriale. Azotul formează legături puternice datorită capacității sale de a forma o legătură triplă cu un alt atom de azot și alte elemente..

Prin urmare, există o cantitate mare de energie în compușii de azot. Înainte de 100 de ani în urmă, se știa puțin despre azot. Acum, azotul este utilizat în mod obișnuit pentru conservarea alimentelor și ca îngrășământ (Wandell, 2016).

Configurare electronică și valențe

Într-un atom, electronii umple diferitele niveluri în funcție de energiile lor. Primii electroni umple nivelurile inferioare de energie și apoi se deplasează la un nivel mai ridicat de energie.

Nivelul cel mai exterior al energiei într-un atom este cunoscut sub numele de înveliș de valență, iar electronii așezați în acest înveliș sunt cunoscuți sub numele de electroni de valență..

Acești electroni se găsesc în principal în formarea legăturilor și reacția chimică cu alți atomi. Prin urmare, electronii de valență sunt responsabili pentru diferite proprietăți chimice și fizice ale unui element (Valence Electrons, S.F.).

Azotul, așa cum am menționat anterior, are un număr atomic de Z = 7. Aceasta implică faptul că umplerea electronilor în nivelurile lor de energie sau configurația electronică este 1S^Două 2S^Două 2 P³.

Trebuie amintit că, în natură, atomii încearcă întotdeauna să aibă configurația electronică a gazelor nobile, fie prin câștigarea, pierderea sau împărțirea electronilor..

În cazul azotului, gazul nobil care caută să aibă o configurație electronică este neonul, al cărui număr atomic este Z = 10 (1S^Două 2S^Două 2 P⁶) și heliu, al cărui număr atomic este Z = 2 (1S^Două) (Reusch, 2013).

Diferitele moduri în care azotul trebuie să se combine îi vor da valența (sau starea de oxidare). În cazul specific al azotului, deoarece se află în cea de-a doua perioadă a tabelului periodic, este incapabil să-și extindă învelișul de valență așa cum o fac celelalte elemente ale grupului său..

Se așteaptă să aibă valențe de -3, +3 și +5. Cu toate acestea, azotul are stări de valență variind de la -3, ca în amoniac și amine, până la +5, ca în acidul azotic. (Tyagi, 2009).

Teoria legăturii de valență ajută la explicarea formării compușilor, conform configurației electronice a azotului pentru o anumită stare de oxidare. Pentru aceasta, este necesar să se țină cont de numărul de electroni din carcasa de valență și de cât mai rămâne pentru a dobândi configurația gazului nobil..

Compuși de azot

Având în vedere numărul său mare de stări de oxidare, azotul poate forma un număr mare de compuși. În primul caz, trebuie amintit că, în cazul azotului molecular, prin definiție, valența sa este 0.

Starea de oxidare a -3 este una dintre cele mai frecvente pentru element. Exemple de compuși cu această stare de oxidare sunt amoniacul (NH3), aminele (R3N), ionul de amoniu (NH₄⁺), imine (C = N-R) și nitrilii (C≡N).

În starea de oxidare -2, azotul este lăsat cu 7 electroni în învelișul său de valență. Acest număr impar de electroni din carcasa de valență explică de ce compușii cu această stare de oxidare au o legătură de legătură între doi azot. Exemple de compuși cu această stare de oxidare sunt hidrazinele (R_Două-N-N-R_Două) și hidrazone (C = N-N-R_Două).

În starea de oxidare -1, azotul este lăsat cu 6 electroni în învelișul de valență. Exemple de compuși de azot cu această valență sunt hidroxil amina (R_DouăNOH) și compușii azoici (RN = NR).

În stări de oxidare pozitive, azotul este în general atașat la atomii de oxigen pentru a forma oxizi, oxalți sau oxacizi. Pentru cazul stării de oxidare +1, azotul are 4 electroni în învelișul său de valență.

Exemple de compuși cu această valență sunt oxidul de dinitrogen sau gazul de râs (N_DouăO) și compuși nitrozoizi (R = NO) (Reusch, stări de oxidare a azotului, 2015).

Pentru cazul stării de oxidare de +2, un exemplu este oxidul de azot sau oxidul azotic (NO), un gaz incolor produs de reacția metalelor cu acidul azotic diluat. Acest compus este un radical liber extrem de instabil, deoarece reacționează cu O_Două în aer pentru a forma gazul NO_Două.

Nitrit (NR_Două^-) în soluție bazică și acid azotat (HNO_Două) în soluție acidă sunt exemple de compuși cu stare de oxidare +3. Aceștia pot fi agenți oxidanți pentru a produce în mod normal NO (g) sau agenți reducători pentru a forma ionul nitrat..

Trioxid de dinitrogen (N_DouăSAU₃) și gruparea nitro (R-NO_Două) sunt alte exemple de compuși cu azot cu valență +3.

Dioxid de azot (NO_Două) sau dioxidul de azot este un compus azotat cu valență +4. Este un gaz maro produs în general prin reacția acidului azotic concentrat cu multe metale. Dimerizează pentru a forma N_DouăSAU₄.

În starea +5 găsim nitrați și acid azotic, care sunt agenți de oxidare în soluțiile acide. În acest caz, azotul are 2 electroni în învelișul de valență, care se află în orbitalul 2S. (Stări de oxidare a azotului, S.F.).

Există, de asemenea, compuși precum nitrosilazida și trioxidul de dinitrogen în care azotul are diferite stări de oxidare în moleculă. În cazul nitrosilazidei (N₄O) azotul are o valență de -1, 0, + 1 și +2; iar în cazul trioxidului de dinitrogen are valență +2 și +4.

Nomenclatura compușilor azotati

Având în vedere complexitatea chimiei compușilor cu azot, nomenclatura tradițională nu a fost suficientă pentru a le denumi, cu atât mai puțin pentru a le identifica în mod corespunzător. De aceea, printre alte motive, Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) a creat o nomenclatură sistematică în care compușii sunt denumiți în funcție de numărul de atomi pe care îi conțin..

Acest lucru este benefic atunci când vine vorba de denumirea oxizilor de azot. De exemplu, oxidul nitric ar fi denumit monoxid de azot și oxid de azot (NO) monoxid de dinitrogen (N_DouăSAU).

În plus, în 1919, chimistul german Alfred Stock a dezvoltat o metodă de numire a compușilor chimici bazată pe starea de oxidare, care este scrisă cu cifre romane închise între paranteze. Astfel, de exemplu, oxidul de azot și oxidul de azot se numesc oxid de azot (II) și respectiv oxid de azot (I) (IUPAC, 2005).

Referințe

1. (2005). NOMENCLATURA CHIMIEI INORGANICE Recomandările IUPAC 2005. Recuperat de pe iupac.org.
2. Stări de oxidare a azotului. (S.F.). Recuperat de la kpu.ca.
3. Reusch, W. (2013, 5 mai). Configurări electronice în tabelul periodic. Recuperat de la chemistry.msu.edu.
4. Reusch, W. (2015, 8 august). Stări de oxidare a azotului. Recuperat de la chem.libretexts.org.
5. Sanderson, R. T. (2016, 12 decembrie). Element grup azot. Recuperat de la britannica.com.
6. Tyagi, V. P. (2009). Chimie esențială XII. New Deli: Ratna Sagar.
7. Electroni de valență. (S.F.). Recuperat de la chemistry.tutorvista.com.
8. Wandell, A. (2016, 13 decembrie). Chimia azotului. Recuperat de la chem.libretexts.org.