- Oxidationszahlen für Stickstoff und Sauerstoff in ihren Oxiden
- Verschiedene Formulierungen und Nomenklaturen
- Lachgas (N 2 O)
- Stickstoffdioxid und Tetroxid (NR
- Distickstoffpentoxid (N.
- Verweise
Die Stickoxide sind im wesentlichen gasförmige anorganische Verbindungen, die aus Stickstoff und Sauerstoff bestehen. Die chemische Formel der Gruppe lautet NO x , was darauf hinweist, dass Oxide unterschiedliche Verhältnisse von Sauerstoff und Stickstoff aufweisen.
Stickstoffköpfe Gruppe 15 im Periodensystem, während Sauerstoffköpfe Gruppe 16; Beide Elemente sind Mitglieder der Periode 2. Diese Nähe ist die Ursache dafür, dass in Oxiden die NO-Bindungen kovalent sind. Somit sind die Bindungen in Stickoxiden kovalent.
Alle diese Bindungen können mit der Molekülorbitaltheorie erklärt werden, die den Paramagnetismus (ein ungepaartes Elektron im letzten Molekülorbital) einiger dieser Verbindungen aufdeckt. Von diesen sind die häufigsten Verbindungen Stickoxid und Stickstoffdioxid.
Das Molekül im oberen Bild entspricht der Winkelstruktur in der Gasphase von Stickstoffdioxid (NO 2 ). Im Gegensatz dazu hat Stickoxid (NO) eine lineare Struktur (unter Berücksichtigung der sp-Hybridisierung für beide Atome).
Stickoxide sind Gase, die durch viele menschliche Aktivitäten erzeugt werden, vom Fahren eines Fahrzeugs über das Rauchen von Zigaretten bis hin zu industriellen Prozessen wie der Verschmutzung von Abfällen. Natürlich wird NO durch enzymatische Reaktionen und Blitzeinwirkung bei Gewittern erzeugt: N 2 (g) + O 2 (g) => 2NO (g)
Die hohen Temperaturen der Strahlen durchbrechen die Energiebarriere, die das Auftreten dieser Reaktion unter normalen Bedingungen verhindert. Welche Energiebarriere? Das durch die Dreifachbindung N≡N gebildete, was das N 2 -Molekül zu einem Inertgas in der Atmosphäre macht.
Oxidationszahlen für Stickstoff und Sauerstoff in ihren Oxiden
Die Elektronenkonfiguration für Sauerstoff beträgt 2s 2 2p 4 und benötigt nur zwei Elektronen, um das Oktett seiner Valenzschale zu vervollständigen. Das heißt, es kann zwei Elektronen gewinnen und eine Oxidationszahl von -2 haben.
Andererseits ist die Elektronenkonfiguration für Stickstoff 2s 2 2p 3 , wobei bis zu drei Elektronen gewonnen werden können, um sein Valenzoktett zu füllen; Im Fall von Ammoniak (NH 3 ) hat es beispielsweise eine Oxidationszahl von -3. Aber Sauerstoff ist viel elektronegativer als Wasserstoff und "zwingt" Stickstoff, seine Elektronen zu teilen.
Wie viele Elektronen kann Stickstoff mit Sauerstoff teilen? Wenn Sie die Elektronen in Ihrer Valenzschale einzeln teilen, erreichen Sie die Grenze von fünf Elektronen, was einer Oxidationszahl von +5 entspricht.
Folglich variieren die Oxidationszahlen von Stickstoff in Abhängigkeit davon, wie viele Bindungen es mit Sauerstoff bildet, von +1 bis +5.
Verschiedene Formulierungen und Nomenklaturen
Stickoxide sind in aufsteigender Reihenfolge der Stickstoffoxidationszahlen:
- N 2 O, Lachgas (+1)
- NEIN, Stickoxid (+2)
- N 2 O 3 , Distickstofftrioxid (+3)
- NO 2 , Stickstoffdioxid (+4)
- N 2 O 5 , Distickstoffpentoxid (+5)
Lachgas (N 2 O)
Gepunktete Linien in der Struktur zeigen die Doppelbindungsresonanz an. Wie alle Atome weisen sie eine sp 2 -Hybridisierung auf , das Molekül ist flach und die molekularen Wechselwirkungen sind so wirksam, dass Stickstofftrioxid als blauer Feststoff unter -101 ° C vorliegt. Bei höheren Temperaturen schmilzt es und dissoziiert in NO und NO 2 .
Warum ist es dissoziiert? Da die Oxidationszahlen +2 und +4 stabiler als +3 sind, ist letzteres für jedes der beiden Stickstoffatome im Oxid vorhanden. Dies kann wiederum durch die Stabilität der Molekülorbitale erklärt werden, die sich aus dem Missverhältnis ergibt.
Im Bild entspricht die linke Seite von N 2 O 3 NO, während die rechte Seite NO 2 entspricht . Logischerweise wird es durch das Zusammenwachsen der vorherigen Oxide bei sehr kalten Temperaturen (-20ºC) erzeugt. N 2 O 3 ist salpetriges Säureanhydrid (HNO 2 ).
Stickstoffdioxid und Tetroxid (NR
NO 2 ist ein reaktives, paramagnetisches, braunes oder braunes Gas. Da es ein ungepaartes Elektron hat, dimerisiert (bindet) es mit einem anderen Gasmolekül von NO 2 unter Bildung von Stickstofftetroxid, einem farblosen Gas, das ein Gleichgewicht zwischen beiden chemischen Spezies herstellt:
2NO 2 (g) N 2 O 4 (g)
Es ist ein giftiges und vielseitiges Oxidationsmittel, das in seinen Redoxreaktionen in den Ionen (Oxoanionen) NO 2 - und NO 3 - (die sauren Regen erzeugen) oder in NO überproportional sein kann .
Ebenso ist NO 2 an komplexen atmosphärischen Reaktionen beteiligt, die zu Schwankungen der Ozon (O 3 ) -Konzentrationen auf terrestrischer Ebene und in der Stratosphäre führen.
Distickstoffpentoxid (N.
Wenn es hydratisiert, erzeugt es HNO 3 , und bei höheren Konzentrationen der Säure wird der Sauerstoff hauptsächlich mit einer positiven Teilladung -O + -H protoniert , wodurch die Redoxreaktionen beschleunigt werden
Verweise
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