Оксиды азота (NOx) Различные составы и номенклатуры

оксиды азота они представляют собой газообразные неорганические соединения, которые содержат связи между атомами азота и кислорода. Его группа химическая формула НЕТ_х, показывая, что оксиды имеют разные пропорции кислорода и азота.

Азот возглавляет группу 15 таблицы Менделеева, тогда как группа кислорода 16; оба элемента являются членами периода 2. Эта близость является причиной того, что связи N-O являются ковалентными в оксидах. Таким образом, связи в оксидах азота являются ковалентными.

Все эти связи могут быть объяснены с использованием теории молекулярной орбитали, которая раскрывает парамагнетизм (электрон, неспаренный на последней молекулярной орбитали) некоторых из этих соединений. Из них наиболее распространенными соединениями являются оксид азота и диоксид азота..

Молекула на верхнем изображении соответствует угловой структуре в газовой фазе диоксида азота (NO₂). В отличие от оксида азота (NO) имеет линейную структуру (с учетом sp-гибридизации для обоих атомов).

Оксиды азота - это газы, образующиеся в результате многих видов деятельности человека, от вождения автомобиля или курения сигарет до промышленных процессов в качестве загрязняющих отходов. Однако NO естественным образом образуется в результате ферментативных реакций и молний во время гроз: N₂(г) + О₂(г) => 2НО (г)

Высокие температуры лучей разрушают энергетический барьер, который предотвращает протекание этой реакции в нормальных условиях. Какой энергетический барьер? Это образовано тройной связью N≡N, что делает N-молекулу₂ инертный газ из атмосферы.

индекс

• 1 Числа окисления для азота и кислорода в их оксидах 
• 2 Различные формулировки и номенклатуры
  • 2.1 Закись азота (N2O)
  • 2.2 Оксид азота (NO)
  • 2.3 Триоксид азота (N2O3)
  • 2.4 Диоксид и тетроксид азота (NO2, N2O4)
  • 2.5 Пентоксид азота (N2O5)
• 3 Ссылки

Числа окисления для азота и кислорода в их оксидах

Электронная конфигурация для кислорода [He] 2s²2р⁴, требуется всего два электрона, чтобы завершить октет своей валентной оболочки; то есть он может получить два электрона и иметь степень окисления, равную -2.

С другой стороны, электронная конфигурация для азота [He] 2s²2р³, возможность получить до трех электронов для заполнения своего валентного октета; например, в случае аммиака (NH₃) имеет степень окисления, равную -3. Но кислород гораздо более электроотрицателен, чем водород, и «заставляет» азот делиться своими электронами.

Сколько электронов может разделить азот с кислородом? Если вы поделитесь электронами своей валентной оболочки один за другим, вы достигнете предела в пять электронов, что соответствует степени окисления +5.

Следовательно, в зависимости от того, сколько связей он образует с кислородом, степень окисления азота варьируется от +1 до +5..

Различные формулировки и номенклатуры

Оксиды азота в порядке возрастания степени окисления азота:

- N₂Или закись азота (+1)

- NO, оксид азота (+2)

- N₂О₃, триоксид азота (+3)

- НЕТ₂, диоксид азота (+4)

- N₂О₅, пентоксид азота (+5)

 Закись азота (N₂O)

Закись азота (или широко известный как веселящий газ) представляет собой бесцветный газ со слабым сладким запахом и мало реактивным. Это может быть визуализировано как молекула N₂ (синие сферы), который добавил атом кислорода на одном конце. Он готовится путем термического разложения нитратных солей и используется в качестве анестезирующего и обезболивающего средства..

Азот имеет степень окисления +1 в этом оксиде, что означает, что он не очень окислен и его потребность в электронах не является убедительной; однако вам нужно всего лишь получить два электрона (по одному на каждый азот), чтобы стать стабильным молекулярным азотом.

В основных и кислых растворах реакции:

N₂O (г) + 2H⁺(ac) + 2e^- => N₂(г) + Н₂O (l)

N₂O (г) + H₂O (l) + 2e^- => N₂(г) + 2OH^-(Aq)

Эти реакции, хотя и термодинамически благоприятны для образования стабильной молекулы N₂, происходят медленно, и реагенты, которые дарят пару электронов, должны быть очень сильными восстановителями.

Оксид азота (NO)

Этот оксид состоит из бесцветного, реактивного и парамагнитного газа. Как и закись азота, он имеет линейную молекулярную структуру, но с большой разницей, что связь N = O также имеет характер тройной связи..

NO быстро окисляется в воздухе с образованием NO₂, и, таким образом, генерировать более стабильные молекулярные орбитали с более окисленным атомом азота (+4).

2NO (г) + O₂(г) => 2НЕТ₂(G)

Биохимические и физиологические исследования стоят за доброкачественной ролью этого оксида в живых организмах..

Он не может образовывать N-N-связи с другой молекулой NO из-за делокализации неспаренного электрона на молекулярной орбитали, который направлен больше на атом кислорода (из-за его высокой электроотрицательности). Противоположное происходит с NO₂, которые могут образовывать газообразные димеры.

Триоксид азота (N₂О₃)

Пунктирные линии структуры указывают на резонанс двойной связи. Как и все атомы, они имеют sp-гибридизацию², молекула плоская, и молекулярные взаимодействия достаточно эффективны, чтобы триоксид азота мог существовать в виде синего твердого вещества при температуре ниже -101ºC. При более высоких температурах он плавится и диссоциирует на NO и NO₂.

Почему это диссоциировано? Поскольку числа окисления +2 и +4 более стабильны, чем +3, последние присутствуют в оксиде для каждого из двух атомов азота. Это, опять же, может быть объяснено стабильностью молекулярных орбиталей в результате диспропорции.

На изображении, левая сторона N₂О₃ соответствует NO, а правая сторона к NO₂. Логично, что это происходит путем слияния предыдущих оксидов при очень низких температурах (-20ºC). N₂О₃ ангидрид азотной кислоты (HNO₂).

Диоксид и тетроксид азота (NO₂, N₂О₄)

НЕТ₂ это коричневый или коричневый газ, реактивный и парамагнитный. Поскольку он имеет неспаренный электрон, он димеризуется (связывается) с другой газообразной молекулой NO₂ с образованием четырехокиси азота, бесцветного газа, устанавливая баланс между двумя химическими веществами:

2NO₂(G) <=> N₂О₄(G)

Это ядовитый и универсальный окислитель, способный диспропорционировать в своих окислительно-восстановительных реакциях в ионах (оксоанионах).₂^- и НЕТ₃^- (генерирующий кислотный дождь), или в НЕТ.

Точно так же НЕТ₂ участвует в сложных атмосферных реакциях, вызывающих изменения концентрации озона (ИЛИ₃) на земных уровнях и в стратосфере.

Пентоксид азота (N₂О₅)

При увлажнении образуется HNO₃, и при более высоких концентрациях кислоты кислород в основном протонируется с частичным положительным зарядом -O⁺-H, ускорение окислительно-восстановительных реакций

ссылки

1. askIITians. ((2006-2018)). askIITians. Получено 29 марта 2018 года у AskIITians: askiitians.com
2. Энциклопедия Британика, Инк. (2018). Энциклопедия Британика. Получено 29 марта 2018 г. из Британской энциклопедии: britannica.com
3. Токс Таун. (2017). Токс Таун. Получено 29 марта 2018 года из города Токс: toxtown.nlm.nih.gov
4. Профессор Патриция Шапли. (2010). Оксиды азота в атмосфере. Университет Иллинойса. Получено 29 марта 2018 г. из: butane.chem.uiuc.edu
5. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия в Элементы группы 15. (Четвертое издание. С. 361-366). Mc Graw Hill