Elektronická konfigurace a kompozity dusíku Valencie



valencí dusíku pohybují se od -3, jako v amoniaku a aminech, až +5 jako v kyselině dusičné (Tyagi, 2009). Tento prvek nerozšiřuje valence jako ostatní.

Atom dusíku je chemický prvek s atomovým číslem 7 a prvním prvkem skupiny 15 (dříve VA) periodické tabulky. Skupinu tvoří dusík (N), fosfor (P), arsen (As), antimon (Sb), vizmut (Bi) a moskovium (Mc).

Prvky sdílejí určité obecné podobnosti v chemickém chování, i když jsou zřetelně chemicky odlišeny od sebe navzájem. Tyto podobnosti odrážejí společné charakteristiky elektronických struktur jejich atomů (Sanderson, 2016).

Dusík je přítomen téměř ve všech proteinech a hraje důležitou roli jak v biochemických aplikacích, tak v průmyslových aplikacích. Dusík vytváří silné vazby díky své schopnosti tvořit trojnou vazbu s jiným atomem dusíku a dalšími prvky.

Proto je v dusíkatých sloučeninách velké množství energie. Před 100 lety bylo o dusíku známo málo. Nyní se dusík běžně používá k ochraně potravin a jako hnojivo (Wandell, 2016).

Elektronická konfigurace a valence

V atomu elektrony vyplňují různé úrovně podle svých energií. První elektrony zaplňují nízkou úroveň energie a pak přecházejí na vyšší energetickou úroveň.

Nejvíce vnější energetická úroveň v atomu je známá jako valence shell a elektrony umístěné v tomto shellu jsou známé jako elektrony valence..

Tyto elektrony se nalézají hlavně v tvorbě vazeb a v chemické reakci s jinými atomy. Proto jsou valenční elektrony zodpovědné za různé chemické a fyzikální vlastnosti prvku (Valence Electrons, S.F.).

Dusík, jak bylo uvedeno výše, má atomové číslo Z = 7. To znamená, že vaše elektrony vyplňující vaše energetické hladiny nebo elektronická konfigurace je 1S2 2S2 2P3.

Je třeba mít na paměti, že v přírodě se atomy vždy snaží mít elektronickou konfiguraci ušlechtilých plynů buď výběrem, ztrátou nebo sdílením elektronů..

U dusíku je ušlechtilý plyn, který má elektronickou konfiguraci, neon, jehož atomové číslo je Z = 10 (1S).2 2S2 2P6) a helia, jehož atomové číslo je Z = 2 (1S)2) (Reusch, 2013).

Různé způsoby, jakými se dusík musí kombinovat, mu dávají svou valenci (nebo oxidační stav). Ve specifickém případě dusíku, který je ve druhé periodě periodické tabulky, není schopen rozšířit svou valenční vrstvu stejně jako ostatní prvky vaší skupiny.

Předpokládá se, že má valence -3, +3 a +5. Nicméně dusík má valenční stavy v rozsahu od -3, jako v amoniaku a aminy, až +5, jako v kyselině dusičné. (Tyagi, 2009).

Teorie valenčních vazeb pomáhá vysvětlit tvorbu sloučenin podle elektronické konfigurace dusíku pro daný oxidační stav. K tomu musíme vzít v úvahu počet elektronů ve valenční vrstvě a kolik je zapotřebí k získání konfigurace ušlechtilého plynu.

Sloučeniny dusíku

Vzhledem ke svému velkému počtu oxidačních stavů může dusík tvořit velký počet sloučenin. V první instanci musíme mít na paměti, že v případě molekulárního dusíku je její valence 0.

Oxidační stav -3 je jedním z nejběžnějších prvků. Příklady sloučenin s tímto stavem oxidace jsou amoniak (NH3), aminy (R3N), amonný ion (NH).4+), iminy (C = N-R) a nitrily (C = N).

Oxidační stav -2, dusík je ponechán se 7 elektrony ve své valenční skořápce. Tento lichý počet elektronů ve valenční skořepině vysvětluje, proč sloučeniny s tímto oxidačním stavem mají můstkové spojení mezi dvěma dusíky. Příklady sloučenin s tímto oxidačním stavem jsou hydraziny (R2-N-N-R2) a hydrazony (C = N-N-R)2).

V oxidačním stavu -1 je dusík ponechán se 6 elektrony ve valenčním plášti. Příkladem dusíkatých sloučenin s touto valencí jsou hydroxylamin (R2NOH) a azosloučeniny (RN = NR).

V pozitivních oxidačních stavech, dusík je obvykle vázán k atomům kyslíku tvořit oxidy, oxisols nebo oxacids. Pro případ oxidačního stavu +1 má dusík ve své valenční slupce 4 elektrony.

Příklady sloučenin s touto valencí jsou oxid dusnatý nebo smích plyn (N2O) a sloučeniny dusíku (R = NO) (Reusch, oxidační stavy dusíku, 2015).

V případě oxidačního stavu +2 je jedním příkladem oxid dusnatý nebo oxid dusnatý (NO), bezbarvý plyn vyrobený reakcí kovů se zředěnou kyselinou dusičnou. Tato sloučenina je vysoce nestabilní volný radikál, protože reaguje s O2 ve vzduchu za vzniku NO plynu2.

Dusitan (NO2-) v zásaditém roztoku a kyselině dusité (HNO)2) v kyselém roztoku jsou příklady sloučenin s oxidačním stavem +3. Mohou to být oxidační činidla, která normálně produkují NO (g) nebo redukční činidla za vzniku dusičnanového iontu.

Oxid dusičitý (N2O3) a nitroskupiny (R-NO.)2) jsou další příklady dusíkatých sloučenin s valencí +3.

Oxid dusičitý (NO2) nebo oxid dusičitý je sloučenina dusíku s valencí +4. Je to hnědý plyn, který se obecně vyrábí reakcí koncentrované kyseliny dusičné s mnoha kovy. Dimerizuje na N2O4.

Ve stavu +5 najdeme dusičnany a kyselinu dusičnou, které jsou oxidačními činidly v kyselých roztocích. V tomto případě má dusík ve valenční skořápce 2 elektrony, které jsou v orbitálu 2S. (Oxidační stavy dusíku, S.F.).

Existují také sloučeniny, jako je nitrosilazid a oxid dusičitý, kde má dusík v molekule několik oxidačních stavů. V případě nitrosilazidu (N4O) dusík má valenci -1, 0, + 1 a +2; a v případě oxidu dusičitého má valenci +2 a +4.

Nomenklatura sloučenin dusíku

Vzhledem ke složitosti chemie sloučenin dusíku, tradiční názvosloví nestačilo k jejich pojmenování, natož je dostatečně identifikovat. Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie (IUPAC pro svou zkratku v angličtině) proto mimo jiné vytvořila systematickou nomenklaturu, kde jsou sloučeniny pojmenovány podle množství atomů, které obsahují.

To je výhodné, pokud jde o pojmenování oxidů dusíku. Například oxid dusnatý by byl jmenován oxid dusnatý a oxid dusný (NO) oxid dusnatý (N)2O).

Navíc, v roce 1919, německý chemik Alfred Stock vyvinul metodu pojmenovat chemické sloučeniny založené na oxidačním stavu, který je psán římskými číslicemi uzavřenými v závorkách. Například oxid dusnatý a oxid dusný by se nazývaly oxidy dusíku (II) a oxidy dusíku (I) (IUPAC, 2005).

Odkazy

  1. (2005). NOMENKLATURA ANORGANICKÝCH CHEMIKŮ Doporučení IUPAC 2005. Zdroj: iupac.org.
  2. Oxidační stavy dusíku. (S.F.). Obnoveno z kpu.ca.
  3. Reusch, W. (2013, 5. května). Konfigurace elektronů v periodické tabulce. Zdroj: chemistry.msu.edu.
  4. Reusch, W. (2015, 8. srpna). Oxidační stavy dusíku. Zdroj: chem.libretexts.org.
  5. Sanderson, R. T. (2016, 12. prosince). Element skupiny dusíku. Získané z britannica.com.
  6. Tyagi, V. P. (2009). Základní chemie Xii. Nový Deli: Ratna Sagar.
  7. Valenční elektrony. (S.F.). Obnoveno z chemistry.tutorvista.com.
  8. Wandell, A. (2016, 13. prosince). Chemie dusíku. Zdroj: chem.libretexts.org.