Tlenki azotu (NOx) Różne preparaty i nazewnictwo



The tlenki azotu są to zasadniczo gazowe związki nieorganiczne, które zawierają wiązania między atomami azotu i tlenu. Jego grupowy wzór chemiczny to NIEx, wskazując, że tlenki mają różne proporcje tlenu i azotu.

Azot prowadzi do grupy 15 układu okresowego, podczas gdy grupa tlenowa 16; oba elementy są członami okresu 2. Ta bliskość jest powodem, dla którego wiązania N-O są kowalencyjne w tlenkach. W ten sposób wiązania w tlenkach azotu są kowalencyjne.

Wszystkie te linki można wyjaśnić za pomocą teorii orbitalu molekularnego, która ujawnia paramagnetyzm (elektron niesparowany w ostatnim orbitalu molekularnym) niektórych z tych związków. Spośród nich najczęstsze związki to tlenek azotu i dwutlenek azotu.

Cząsteczka na górnym obrazie odpowiada strukturze kątowej w fazie gazowej dwutlenku azotu (NIE2). Natomiast tlenek azotu (NO) ma strukturę liniową (biorąc pod uwagę hybrydyzację sp dla obu atomów).

Tlenki azotu to gazy powstające w wyniku działalności człowieka, od prowadzenia pojazdu lub palenia papierosów, po procesy przemysłowe, takie jak odpady zanieczyszczające. Jednakże NO jest naturalnie wytwarzany przez reakcje enzymatyczne i błyskawice w czasie burz: N2(g) + O2(g) => 2 NO (g)

Wysokie temperatury promieni rozbijają barierę energetyczną, która zapobiega występowaniu tej reakcji w normalnych warunkach. Jaka bariera energetyczna? To utworzone przez potrójne wiązanie N≡N, tworzące N-cząsteczkę2 gaz obojętny z atmosfery.

 

Indeks

  • 1 Liczby utleniania azotu i tlenu w ich tlenkach 
  • 2 Różne sformułowania i nomenklatury
    • 2.1 Podtlenek azotu (N2O)
    • 2.2 Tlenek azotu (NO)
    • 2.3 Trójtlenek azotu (N2O3)
    • 2.4 Tetratlenek ditlenku i azotu (NO2, N2O4)
    • 2.5 Pięciotlenek diazotu (N2O5)
  • 3 referencje

Liczby utleniania azotu i tlenu w ich tlenkach

Elektroniczna konfiguracja tlenu to [He] 2s22p4, potrzebuje tylko dwóch elektronów, aby uzupełnić oktet powłoki walencyjnej; to znaczy, może zyskać dwa elektrony i mieć liczbę oksydacyjną równą -2.

Z drugiej strony, elektroniczna konfiguracja azotu to [He] 2s22p3, jest w stanie uzyskać do trzech elektronów, aby wypełnić swój oktet walencyjny; na przykład w przypadku amoniaku (NH3) ma liczbę oksydacyjną równą -3. Ale tlen jest znacznie bardziej elektroujemny niż wodór i „zmusza” azot do dzielenia się elektronami.

Ile elektronów może dzielić azot z tlenem? Jeśli dzielisz elektrony swojej powłoki walencyjnej jeden po drugim, osiągniesz granicę pięciu elektronów, co odpowiada liczbie utleniania +5.

W konsekwencji, w zależności od tego, ile wiązań tworzy z tlenem, liczba utleniania azotu zmienia się od +1 do +5.

Różne sformułowania i nomenklatury

Tlenki azotu, w rosnącej kolejności liczby utleniania azotu, są następujące:

- N2Lub podtlenek azotu (+1)

- NIE, tlenek azotu (+2)

- N2O3, trójtlenek diazotu (+3)

- NIE2, dwutlenek azotu (+4)

- N2O5, pięciotlenek diazotu (+5)

 Podtlenek azotu (N2O)

Podtlenek azotu (lub popularnie znany jako gaz rozweselający) jest bezbarwnym gazem, o lekkim słodkim zapachu i mało reaktywnym. Można go wizualizować jako cząsteczkę N2 (niebieskie kule), które dodały atom tlenu na jednym końcu. Jest przygotowywany przez termiczny rozkład soli azotanowych i jest stosowany jako środek znieczulający i przeciwbólowy.

Azot ma w tym tlenku liczbę oksydacyjną +1, co oznacza, że ​​nie jest bardzo utleniony, a jego zapotrzebowanie na elektrony nie jest atrakcyjne; trzeba jednak tylko uzyskać dwa elektrony (jeden na każdy azot), aby stać się stabilnym cząsteczkowym azotem.

W roztworach podstawowych i kwasowych reakcje są:

N2O (g) + 2H+(ac) + 2e- => N2(g) + H2O (l)

N2O (g) + H2O (1) + 2e- => N2(g) + 2OH-(ac)

Reakcje te, chociaż termodynamicznie, sprzyjają tworzeniu stabilnej cząsteczki N2, występują powoli, a odczynniki, które przekazują parę elektronów, muszą być bardzo silnymi czynnikami redukującymi.

Tlenek azotu (NO)

Tlenek ten składa się z bezbarwnego, reaktywnego i paramagnetycznego gazu. Podobnie jak podtlenek azotu, ma on liniową strukturę cząsteczkową, ale z wielką różnicą, że wiązanie N = O ma również charakter potrójnego wiązania..

NO jest szybko utleniany w powietrzu, tworząc NO2, a zatem generują bardziej stabilne orbitale molekularne z bardziej utlenionym atomem azotu (+4).

2NO (g) + O2(g) => 2 NO2(g)

Badania biochemiczne i fizjologiczne stoją za łagodną rolą tego tlenku w organizmach żywych.

Nie może tworzyć wiązań N-N z inną cząsteczką NO z powodu delokalizacji niesparowanego elektronu w orbitalu molekularnym, który jest skierowany bardziej w kierunku atomu tlenu (z powodu jego wysokiej elektroujemności). Odwrotnie występuje w przypadku NO2, które mogą tworzyć gazowe dimery.

Trójtlenek azotu (N2O3)

Kropkowane linie struktury wskazują rezonans podwójnego wiązania. Podobnie jak wszystkie atomy mają hybrydyzację sp2, cząsteczka jest płaska, a interakcje molekularne są wystarczająco skuteczne, aby trójtlenek azotu istniał jako niebieskie ciało stałe poniżej -101ºC. W wyższych temperaturach topi się i dysocjuje na NIE i NIE2.

Dlaczego jest zdysocjowany? Ponieważ liczby utleniania +2 i +4 są bardziej stabilne niż +3, te ostatnie występują w tlenku dla każdego z dwóch atomów azotu. To znowu może być wyjaśnione przez stabilność orbitali molekularnych wynikających z dysproporcji.

Na obrazku lewa strona litery N2O3 odpowiada NIE, podczas gdy prawa strona NIE2. Logicznie rzecz biorąc, powstaje w wyniku koalescencji poprzednich tlenków w bardzo niskich temperaturach (-20 ° C). The N2O3 jest bezwodnikiem kwasu azotawego (HNO2).

Dwutlenek i tetratlenek azotu (NO2, N2O4)

NIE2 jest to brązowy lub brązowy gaz, reaktywny i paramagnetyczny. Ponieważ ma niesparowany elektron, dimeryzuje (wiąże się) z inną cząsteczką gazową NO2 utworzyć czterotlenek azotu, bezbarwny gaz, ustanawiający równowagę między obiema substancjami chemicznymi:

2NO2(g) <=> N2O4(g)

Jest to trujący i wszechstronny środek utleniający, zdolny do dysproporcjonowania w reakcjach redoks w jonach (oksoanionach).2- i NIE3- (generowanie kwaśnego deszczu) lub w NIE.

Podobnie NIE2 bierze udział w złożonych reakcjach atmosferycznych powodujących zmiany stężenia ozonu (OR3) na poziomie lądowym iw stratosferze.

Pentotlenek diazotu (N2O5)

Po uwodnieniu wytwarza HNO3, a przy wyższych stężeniach kwasu tlen jest głównie protonowany z częściowym ładunkiem dodatnim -O+-H, przyspieszające reakcje redoks

Referencje

  1. zapytaj ludzi. ((2006-2018)). zapytaj ludzi. Źródło: 29 marca 2018 r. Od askIITians: askiitians.com
  2. Encyclopaedia Britannica, Inc. (2018). Encyclopaedia Britannica. Pobrane 29 marca 2018 r. Z Encyclopaedia Britannica: britannica.com
  3. Tox Town. (2017). Tox Town. Pobrane 29 marca 2018 r. Z Tox Town: toxtown.nlm.nih.gov
  4. Profesor Patricia Shapley. (2010). Tlenki azotu w atmosferze. University of Illinois. Źródło: 29 marca 2018 r. Z: butane.chem.uiuc.edu
  5. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna W Elementy grupy 15. (Wydanie czwarte, s. 361-366). Mc Graw Hill