Nitrogen Valencias Elektronische configuratie en composieten



de stikstofvalenties ze variëren van -3, zoals in ammoniak en aminen, tot +5 zoals in salpeterzuur (Tyagi, 2009). Dit element breidt valenties niet uit zoals andere.

Het stikstofatoom is een chemisch element met atoomnummer 7 en het eerste element van groep 15 (voorheen VA) van het periodiek systeem. De groep bestaat uit stikstof (N), fosfor (P), arseen (As), antimoon (Sb), bismut (Bi) en moscovium (Mc).

De elementen delen bepaalde algemene overeenkomsten in chemisch gedrag, hoewel ze duidelijk chemisch van elkaar zijn onderscheiden. Deze overeenkomsten weerspiegelen gemeenschappelijke kenmerken van de elektronische structuren van hun atomen (Sanderson, 2016).

Stikstof is aanwezig in bijna alle eiwitten en speelt een belangrijke rol in zowel biochemische toepassingen als industriële toepassingen. Stikstof vormt sterke bindingen vanwege het vermogen om een ​​drievoudige binding te vormen met een ander stikstofatoom en andere elementen.

Daarom is er een grote hoeveelheid energie in de stikstofverbindingen. Vóór 100 jaar geleden was er weinig bekend over stikstof. Nu wordt stikstof vaak gebruikt om voedsel te bewaren en als meststof (Wandell, 2016).

Elektronische configuratie en valenties

In een atoom vullen de elektronen de verschillende niveaus volgens hun energieën. De eerste elektronen vullen de lage energieniveaus en gaan vervolgens naar een hoger energieniveau.

Het meest externe energieniveau in een atoom staat bekend als de valentieschil en de elektronen die in deze schaal zijn geplaatst staan ​​bekend als valentie-elektronen..

Deze elektronen worden voornamelijk aangetroffen in de vorming van bindingen en in de chemische reactie met andere atomen. Daarom zijn valentie-elektronen verantwoordelijk voor verschillende chemische en fysische eigenschappen van een element (Valence Electrons, S.F.).

Stikstof, zoals eerder vermeld, heeft een atoomnummer van Z = 7. Dit houdt in dat je elektronen die je energieniveaus invullen, of elektronische configuratie, 1S is2 2S2 2P3.

Er moet aan worden herinnerd dat atomen in de natuur altijd streven naar de elektronische configuratie van edelgassen door elektronen te winnen, te verliezen of te delen.

In het geval van stikstof is het edelgas dat het elektronisch wil configureren neon, waarvan het atoomnummer Z = 10 is (1S2 2S2 2P6) en helium, waarvan het atoomnummer Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013).

De verschillende manieren waarop stikstof moet worden gecombineerd, geven het zijn valentie (of oxidatietoestand). In het specifieke geval van stikstof, dat zich in de tweede periode van het periodiek systeem bevindt, is het niet in staat om zijn valentie-laag uit te breiden, net als de andere elementen van uw groep.

Er wordt verwacht dat het valenties heeft van -3, +3 en +5. Stikstof heeft echter valentie-toestanden variërend van -3, zoals in ammoniak en amines, tot +5, zoals in salpeterzuur. (Tyagi, 2009).

De valentiebindingstheorie helpt om de vorming van verbindingen te verklaren, volgens de elektronische configuratie van stikstof voor een gegeven oxidatietoestand. Hiervoor moeten we rekening houden met het aantal elektronen in de valentie laag en hoeveel er nodig is om een ​​edelgasconfiguratie te verkrijgen.

Stikstofverbindingen

Gezien het grote aantal oxidatietoestanden, kan stikstof een groot aantal verbindingen vormen. In eerste instantie moeten we niet vergeten dat in het geval van moleculaire stikstof, de waarde per definitie 0 is.

De oxidatietoestand van -3 is een van de meest voorkomende voor het element. Voorbeelden van verbindingen met deze oxidatietoestand zijn ammonia (NH3), amines (R3N), ammoniumion (NH)4+), de imines (C = N-R) en de nitrillen (C≡N).

De oxidatietoestand -2, de stikstof blijft achter met 7 elektronen in zijn valentieschil. Dit oneven aantal elektronen in de valentieschil verklaart waarom verbindingen met deze oxidatietoestand een brugverbinding hebben tussen twee stikstof. Voorbeelden van verbindingen met deze oxidatietoestand zijn hydrazinen (R.2-N-N-R2) en hydrazonen (C = N-N-R)2).

In de oxidatietoestand -1 blijft stikstof achter met 6 elektronen in de valentieschil. Voorbeelden van stikstofverbindingen met deze valentie zijn hydroxylamine (R.2NOH) en de azoverbindingen (RN = NR).

In positieve oxidatietoestanden wordt stikstof gewoonlijk gebonden aan zuurstofatomen om oxides, oxisols of oxacids te vormen. Voor het geval van de +1 oxidatietoestand heeft stikstof 4 elektronen in zijn valentieschil.

Voorbeelden van verbindingen met deze valentie zijn distikstofoxide of lachgas (N.2O) en nitreuze verbindingen (R = NO) (Reusch, Oxidation States of Nitrogen, 2015).

Voor het geval van de oxidatietoestand van +2 is één voorbeeld stikstofoxide of stikstofmonoxide (NO), een kleurloos gas dat wordt geproduceerd door de reactie van metalen met verdund salpeterzuur. Deze verbinding is een zeer onstabiele vrije radicaal omdat het reageert met O2 in de lucht om het NO-gas te vormen2.

Nitriet (NO2-) in basische oplossing en salpeterig zuur (HNO2) in zure oplossing zijn voorbeelden van verbindingen met +3 oxidatietoestand. Dit kunnen oxidatiemiddelen zijn om normaal NO (g) of reductiemiddelen te produceren om het nitraation te vormen.

Dinitrogeentrioxide (N.2O3) en de nitrogroep (R-NO2) zijn andere voorbeelden van stikstofverbindingen met valentie +3.

Stikstofdioxide (NO2) of stikstofdioxide is een stikstofverbinding met valentie +4. Het is een bruin gas dat in het algemeen wordt geproduceerd door de reactie van geconcentreerd salpeterzuur met veel metalen. Dimeriseert om N te vormen2O4.

In +5-toestand vinden we nitraten en salpeterzuur, die oxiderende middelen zijn in zure oplossingen. In dit geval heeft stikstof 2 elektronen in de valentieschil, die zich in de 2S-orbitaal bevinden. (Oxidatietoestanden van stikstof, S.F.).

Er zijn ook verbindingen zoals nitrosilazide en distikstoftrioxide, waar stikstof verschillende oxidatietoestanden in het molecuul heeft. In het geval van nitrosilazide (N.4O) stikstof heeft valentie -1, 0, + 1 en +2; en in het geval van distikstoftrioxide heeft het valentie +2 en +4.

Nomenclatuur van stikstofverbindingen

Gezien de complexiteit van de chemie van stikstofverbindingen, was de traditionele nomenclatuur niet voldoende om ze te noemen, laat staan ​​om ze adequaat te identificeren. Dat is de reden waarom, naast andere redenen, de internationale unie van zuivere en toegepaste chemie (IUPAC voor het acroniem in het Engels) een systematische nomenclatuur heeft gecreëerd waarin verbindingen worden genoemd naar de hoeveelheid atomen die ze bevatten.

Dit is gunstig als het gaat om het benoemen van stikstofoxiden. Stikstofmonoxide zou bijvoorbeeld stikstofmonoxide en lachgas (NO) distikstofmonoxide (N) worden genoemd2O).

Bovendien, in het jaar 1919, ontwikkelde de Duitse chemicus Alfred Stock een methode om de chemische verbindingen te benoemen op basis van de oxidatietoestand, die is geschreven in Romeinse cijfers tussen haakjes. Zo zouden bijvoorbeeld stikstofmonoxide en lachgas respectievelijk stikstofoxide (II) en stikstofoxide (I) worden genoemd (IUPAC, 2005).

referenties

  1. (2005). NOMENCLATUUR VAN DE ANORGANISCHE CHEMIE IUPAC Aanbevelingen 2005. Teruggeplaatst van iupac.org.
  2. Oxidatietoestanden van stikstof. (S.F.). Hersteld van kpu.ca.
  3. Reusch, W. (2013, 5 mei). Elektronconfiguraties in het periodiek systeem. Teruggeplaatst van chemistry.msu.edu.
  4. Reusch, W. (2015, augustus 8). Oxidatie Staten van stikstof. Opgehaald in chem.libretexts.org.
  5. Sanderson, R. T. (2016, 12 december). Stikstofgroepselement. Hersteld van britannica.com.
  6. Tyagi, V. P. (2009). Essentiële chemie Xii. Nieuwe Deli: Ratna Sagar.
  7. Valence Electrons. (S.F.). Hersteld van chemistry.tutorvista.com.
  8. Wandell, A. (2016, 13 december). Chemie van stikstof. Opgehaald in chem.libretexts.org.