Ηλεκτρονική διαμόρφωση και σύνθετα αζώτου Βαλένθια

Το αλογόνων αζώτου κυμαίνονται από -3, όπως στην αμμωνία και τις αμίνες, έως +5 όπως στο νιτρικό οξύ (Tyagi, 2009). Αυτό το στοιχείο δεν επεκτείνει τις αρετές όπως άλλες.

Το άτομο αζώτου είναι ένα χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 7 και το πρώτο στοιχείο της ομάδας 15 (πρώην VA) του περιοδικού πίνακα. Η ομάδα που αποτελείται από άζωτο (Ν), φωσφόρος (Ρ), αρσενικό (As), αντιμόνιο (Sb), βισμούθιο (Βί) και moscovium (Mc).

Τα στοιχεία μοιράζονται ορισμένες γενικές ομοιότητες στη χημική συμπεριφορά, αν και είναι ξεκάθαρα χημικά διαφοροποιημένες μεταξύ τους. Αυτές οι ομοιότητες αντικατοπτρίζουν τα κοινά χαρακτηριστικά των ηλεκτρονικών δομών των ατόμων τους (Sanderson, 2016).

Το άζωτο υπάρχει σε όλες σχεδόν τις πρωτεΐνες και παίζει σημαντικό ρόλο τόσο στις βιοχημικές εφαρμογές όσο και στις βιομηχανικές εφαρμογές. Το άζωτο σχηματίζει ισχυρούς δεσμούς λόγω της ικανότητάς του να σχηματίζει έναν τριπλό δεσμό με ένα άλλο άτομο αζώτου και άλλα στοιχεία.

Ως εκ τούτου, υπάρχει μεγάλη ποσότητα ενέργειας στις ενώσεις αζώτου. Πριν από 100 χρόνια πριν, λίγα ήταν γνωστά για το άζωτο. Τώρα, το άζωτο χρησιμοποιείται συνήθως για τη διατήρηση της τροφής, και ως λίπασμα (Wandell, 2016).

Ηλεκτρονική διαμόρφωση και σθένη

Σε ένα άτομο, τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τα διαφορετικά επίπεδα ανάλογα με τις ενέργειές τους. Τα πρώτα ηλεκτρόνια γεμίζουν τα χαμηλά επίπεδα ενέργειας και στη συνέχεια μετακινούνται σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας.

Το εξώτερο επίπεδο ενέργειας σε ένα άτομο ονομάζεται ηλεκτρόνια σθένους κέλυφος και τοποθετείται σε αυτό το στρώμα είναι γνωστές ως ηλεκτρόνια σθένους.

Αυτά τα ηλεκτρόνια βρίσκονται κυρίως στο σχηματισμό δεσμών και στη χημική αντίδραση με άλλα άτομα. Ως εκ τούτου, τα ηλεκτρόνια σθένους είναι υπεύθυνοι για διαφορετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες ενός στοιχείου (ηλεκτρόνια σθένους, S.F.).

Το άζωτο, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, έχει ατομικό αριθμό Ζ = 7. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια σας που συμπληρώνουν τα επίπεδα ενέργειας σας, ή ηλεκτρονική διαμόρφωση, είναι 1S² 2S² 2Ρ³.

Να θυμάστε ότι στη φύση, άτομα πάντα προσπαθούν να έχουν την ηλεκτρονική διαμόρφωση των ευγενών αερίων, είτε κερδίζει, χάνει ή μοιράζονται ηλεκτρόνια.

Στην περίπτωση του αζώτου, το ευγενές αέριο που επιδιώκει να έχει ηλεκτρονική διαμόρφωση είναι νέον, του οποίου ο ατομικός αριθμός είναι Ζ = 10 (1S² 2S² 2Ρ⁶) και ηλίου, του οποίου ο ατομικός αριθμός είναι Ζ = 2 (1S²) (Reusch, 2013).

Οι διαφορετικοί τρόποι συνδυασμού του αζώτου θα του δώσουν το σθένος (ή την κατάσταση οξείδωσης). Στη συγκεκριμένη περίπτωση του αζώτου, που βρίσκεται στη δεύτερη περίοδο του περιοδικού πίνακα, δεν είναι σε θέση να επεκτείνει το στρώμα σθένους του, όπως και τα άλλα στοιχεία της ομάδας σας.

Αναμένεται ότι έχει σθένη -3, +3 και +5. Ωστόσο, το άζωτο έχει καταστάσεις σθένους που κυμαίνονται από -3, όπως στην αμμωνία και τις αμίνες, έως +5, όπως στο νιτρικό οξύ. (Tyagi, 2009).

Η θεωρία του δεσμού σθένους συμβάλλει στην εξήγηση του σχηματισμού των ενώσεων, σύμφωνα με την ηλεκτρονική διαμόρφωση του αζώτου για δεδομένη κατάσταση οξείδωσης. Για αυτό πρέπει να λάβουμε υπόψη τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο στρώμα σθένους και πόσα χρειάζεται για να αποκτήσουμε τη διαμόρφωση ευγενούς αερίου.

Αζωτούχες ενώσεις

Δεδομένου του μεγάλου αριθμού καταστάσεων οξείδωσης, το άζωτο μπορεί να σχηματίσει ένα μεγάλο αριθμό ενώσεων. Πρώτον, πρέπει να θυμόμαστε ότι στην περίπτωση του μοριακού αζώτου, εξ ορισμού το σθένος του είναι 0.

Η κατάσταση οξείδωσης -3 είναι μία από τις πιο κοινές για το στοιχείο. Παραδείγματα ενώσεων που έχουν αυτή την κατάσταση οξείδωσης είναι η αμμωνία (ΝΗ3), αμίνες (R3N), ιόν αμμωνίου (ΝΗ₄⁺), οι ιμίνες (C = N-R) και τα νιτρίλια (C≡N).

Η κατάσταση οξείδωσης -2, το άζωτο αφήνεται με 7 ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους. Αυτός ο περίεργος αριθμός ηλεκτρονίων στο κέλυφος σθένους εξηγεί γιατί οι ενώσεις με αυτή την κατάσταση οξείδωσης έχουν μια γεφύρωση σύνδεσης μεταξύ δύο αζώτου. Παραδείγματα ενώσεων με αυτή την κατάσταση οξείδωσης είναι οι υδραζίνες (R₂-Ν-Ν-Κ₂) και υδραζόνες (C = Ν-Ν-R)₂).

Στην κατάσταση οξείδωσης -1, αφήνεται άζωτο με 6 ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους. Παράδειγμα αζωτούχων ενώσεων με αυτό το σθένος είναι υδροξυλαμίνη (R₂NOH) και οι ενώσεις αζώτου (RN = NR).

Σε θετικές καταστάσεις οξείδωσης, το άζωτο συνήθως συνδέεται με άτομα οξυγόνου για να σχηματίσει οξείδια, οξισόλες ή οξυοξείδια. Για την περίπτωση της κατάστασης οξείδωσης +1, το άζωτο έχει 4 ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους.

Παραδείγματα ενώσεων με αυτό το σθένος είναι το οξείδιο του αζώτου ή το γέλιο (N₂Ο) και τις ενώσεις αζώτου (R = ΝΟ) (Reusch, Οξειδωτικές Καταστάσεις Αζώτου, 2015).

Για την περίπτωση της κατάστασης οξείδωσης +2, ένα παράδειγμα είναι το οξείδιο του αζώτου ή το οξείδιο του αζώτου (NO), ένα άχρωμο αέριο που παράγεται από την αντίδραση μετάλλων με αραιό νιτρικό οξύ. Αυτή η ένωση είναι μια εξαιρετικά ασταθής ελεύθερη ρίζα αφού αντιδρά με το Ο₂ στον αέρα για να σχηματίσει το αέριο NO₂.

Νιτρώδη (ΝΟ₂^-) σε βασικό διάλυμα και νιτρώδες οξύ (HNO₂) σε όξινο διάλυμα είναι παραδείγματα ενώσεων με κατάσταση οξείδωσης +3. Αυτά μπορεί να είναι οξειδωτικοί παράγοντες για να παράγουν κανονικά NO (g) ή αναγωγικούς παράγοντες για να σχηματίσουν το νιτρικό ιόν.

Τριοξείδιο δινατρίου (Ν₂Ο₃) και η νίτρο ομάδα (R-ΝΟ₂) είναι άλλα παραδείγματα ενώσεων αζώτου με σθένος +3.

Νιτρικό διοξείδιο (NO₂) ή το διοξείδιο του αζώτου είναι μια ένωση αζώτου με σθένος +4. Πρόκειται για ένα καφέ αέριο που γενικά παράγεται από την αντίδραση συμπυκνωμένου νιτρικού οξέος με πολλά μέταλλα. Dimerizes για να σχηματίσει N₂Ο₄.

Στην κατάσταση +5 βρίσκουμε νιτρικά και νιτρικό οξύ που είναι οξειδωτικοί παράγοντες σε όξινα διαλύματα. Στην περίπτωση αυτή, το άζωτο έχει 2 ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους, τα οποία βρίσκονται στο τροχιακό 2S. (Οξειδωτικές καταστάσεις αζώτου, S.F.).

Υπάρχουν επίσης ενώσεις όπως το νιτροσιλαζίδιο και το τριοξείδιο του αζώτου όπου το άζωτο έχει αρκετές καταστάσεις οξείδωσης στο μόριο. Στην περίπτωση του νιτροσιλαζιδίου (Ν₄Ο) άζωτο έχει σθένος -1, 0, + 1 και +2. και στην περίπτωση του τριοξειδίου του αζώτου, έχει σθένος +2 και +4.

Ονοματολογία των ενώσεων αζώτου

Δεδομένης της πολυπλοκότητας της χημείας των ενώσεων αζώτου, η παραδοσιακή ονοματολογία δεν είναι αρκετό για να αναφέρουμε πολύ λιγότερο εντοπίσει τους σωστά. Αυτός είναι ο λόγος, μεταξύ άλλων λόγων, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) δημιούργησε μια συστηματική ονοματολογία όπου οι ενώσεις ονομάζονται σύμφωνα με τον αριθμό των ατόμων που περιέχουν.

Αυτό είναι επωφελές όταν πρόκειται για την ονομασία οξειδίων του αζώτου. Για παράδειγμα, το μονοξείδιο του αζώτου και το μονοξείδιο του αζώτου (Ν)₂Ο).

Επιπλέον, το 1919, ο Γερμανός χημικός Άλφρεντ Χρηματιστήριο αναπτύξει μια μέθοδο για την ονομασία των χημικών ενώσεων με βάση την κατάσταση οξείδωσης, το οποίο είναι γραμμένο με λατινικούς αριθμούς περικλείονται σε παρενθέσεις. Για παράδειγμα το νιτρικό οξείδιο και οξείδιο του αζώτου το υποξείδιο του αζώτου (II) και το οξείδιο του αζώτου (Ι) να ονομάζεται αντιστοίχως (IUPAC, 2005).

Αναφορές

1. (2005). ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΑΝΟΡΓΑΝΩΝ ΧΗΜΕΙΚΩΝ ΣΥΣΤΑΣΕΩΝ IUPAC 2005. Ανακτήθηκε από το iupac.org.
2. Οξειδωτικές καταστάσεις αζώτου. (S.F.). Ανάκτηση από το kpu.ca.
3. Reusch, W. (2013, 5 Μαΐου). Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις στον περιοδικό πίνακα. Ανακτήθηκε από chemistry.msu.edu.
4. Reusch, W. (2015, 8 Αυγούστου). Καταστάσεις οξείδωσης του αζώτου. Ανακτήθηκε από chem.libretexts.org.
5. Sanderson, R.T. (2016, 12 Δεκεμβρίου). Στοιχείο ομάδας αζώτου. Ανάκτηση από britannica.com.
6. Tyagi, V.P. (2009). Βασική Χημεία Xii. Νέο Deli: Ratna Sagar.
7. Ηλεκτρονίων Valence. (S.F.). Ανάκτηση από τη χημεία.tutorvista.com.
8. Wandell, Α. (2016, 13 Δεκεμβρίου). Χημεία του αζώτου. Ανακτήθηκε από chem.libretexts.org.