Електронна конфигурация и композитни материали за азотни валенсии



на азотни валентности те варират от -3, както при амоняка и амините, до +5, както при азотната киселина (Tyagi, 2009). Този елемент не разширява валентността като другите.

Азотният атом е химичен елемент с атомен номер 7 и първият елемент от група 15 (преди ВА) на периодичната таблица. Групата се състои от азот (N), фосфор (P), арсен (As), антимон (Sb), бисмут (Bi) и московиум (Mc)..

Елементите споделят някои общи черти в химическата поведение, въпреки че те са ясно разграничени един от друг химически. Тези прилики отразяват общи характеристики на електронните структури на техните атоми (Sanderson, 2016).

Азотът присъства в почти всички протеини и играе важна роля както в биохимичните приложения, така и в промишлеността. Азотът образува силни връзки поради способността си да образува тройна връзка с друг азотен атом и други елементи.

Следователно има голямо количество енергия в азотните съединения. Преди преди 100 години малко се знаеше за азота. Сега азотът обикновено се използва за съхраняване на храна и като тор (Wandell, 2016).

Електронна конфигурация и валенции

В един атом електроните запълват различните нива според енергиите си. Първите електрони запълват ниските енергийни нива и след това преминават към по-високо енергийно ниво.

Най-външното енергийно ниво в атома е известно като валентната обвивка и електроните, поставени в тази обвивка, са известни като валентни електрони..

Тези електрони се намират главно в образуването на връзки и в химичната реакция с други атоми. Следователно валентните електрони са отговорни за различни химични и физични свойства на елемента (Valence Electrons, S.F.).

Азотът, както бе споменато по-горе, има атомен номер на Z = 7. Това означава, че запълването на електроните във вашите енергийни нива или електронна конфигурация е 1S2 2S2 2P3.

Трябва да се помни, че в природата атомите винаги се стремят да имат електронна конфигурация на благородни газове, като печелят, губят или споделят електрони..

В случая на азот благородният газ, който се стреми да има електронна конфигурация, е неон, чийто атомен номер е Z = 10 (1S)2 2S2 2P6и хелий, чийто атомен номер е Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013).

Различните начини, по които азотът трябва да се комбинира, ще му придадат валентност (или състояние на окисление). В конкретния случай на азот, който е във втория период на периодичната таблица, не може да разшири своя валентен слой, както другите елементи на вашата група.

Очаква се тя да има валенции от -3, +3 и +5. Азотът обаче има валентни състояния, вариращи от -3, както при амоняка и амините, до +5, както при азотната киселина. (Tyagi, 2009).

Теорията за валентните връзки спомага да се обясни образуването на съединения, съгласно електронната конфигурация на азот за дадено състояние на окисление. За това трябва да вземем предвид броя на електроните във валентния слой и колко е необходимо да се получи конфигурация на благородния газ.

Азотни съединения

Поради големия брой на окисление, азотът може да образува голям брой съединения. Първо, трябва да се помни, че в случай на молекулярен азот от неговото определение валентността е 0.

Степента на окисление -3 е една от най-често срещаните за елемента. Примери за съединения с това състояние на окисление са амоняк (NH3), амини (R3N), амониев йон (NH)4+), имините (С = N-R) и нитрилите (C≡N).

Състоянието на окисление -2, азотът остава със 7 електрона в неговата валентна обвивка. Този нечетен брой електрони във валентната обвивка обяснява защо съединенията с това окислително състояние имат връзка между два азота. Примери за съединения с това окислително състояние са хидразини (R2-N-N-R2) и хидразони (C = N-N-R)2).

В окислителното състояние -1 азотът остава с 6 електрона във валентната обвивка. Пример за азотни съединения с тази валентност са хидроксил амин (R2NOH) и азо съединенията (RN = NR).

При позитивни окислителни състояния азотът обикновено се свързва с кислородните атоми, за да образува оксиди, оксизоли или оксациди. За случая на окислително състояние +1 азотът има 4 електрона в своята валентна обвивка.

Примери за съединения с тази валентност са динитроген оксид или смешен газ (N2O) и азотни съединения (R = NO) (Reusch, Окислителни състояния на азот, 2015).

За случая на окислително състояние +2, един пример е азотен оксид или азотен оксид (NO), безцветен газ, получен чрез реакцията на метали с разредена азотна киселина. Това съединение е силно нестабилен свободен радикал, тъй като реагира с О2 във въздуха за образуване на газ NO2.

Нитрит (NO2-) в основен разтвор и азотиста киселина (HNO2) в киселинен разтвор са примери за съединения с +3 окислително състояние. Те могат да бъдат окислителни агенти, за да произвеждат нормално NO (g) или редуциращи агенти за образуване на нитратен йон.

Азотен триоксид (N2О3) и нитро групата (R-NO2са други примери на азотни съединения с валентност +3.

Азотен диоксид (NO2) Или азотен диоксид е азотен съединение с валентност 4. Това е кафяв газ обикновено се произвежда чрез взаимодействие на концентрирана азотна киселина с много метали. Димеризира да образуват N2О4.

В състояние +5 откриваме нитрати и азотна киселина, които са окислители в киселинни разтвори. В този случай азотът има 2 електрона във валентната обвивка, които са в орбиталната 2S. (Окислителни състояния на азот, S.F.).

Съществуват също така съединения като нитрозилазид и динитроген триоксид, където азотът има няколко окислителни състояния в молекулата. В случая на нитрозилазид (N4О) азотът има валентност -1, 0, +1 и +2; и в случая на динитроген триоксид, той има валентност +2 и +4.

Номенклатура на азотни съединения

Като се има предвид сложността на химията на азотните съединения, традиционната номенклатура не беше достатъчна, за да ги назове, да не говорим за адекватното им идентифициране. Ето защо, наред с други причини, международният съюз на чистата и приложна химия (IUPAC за неговия акроним на английски език) създаде систематична номенклатура, в която съединенията се наименуват според количеството атоми, които съдържат.

Това е полезно, когато става въпрос за именуване на азотни оксиди. Например азотният оксид би бил наречен азотен моноксид и азотен оксид (NO) динитроген монооксид (N)2О).

Освен това, през 1919 г., немският химик Алфред Сток разработи метод за назоваване на химичните съединения въз основа на състоянието на окисление, което е написано с римски цифри, затворени в скоби. Така например, азотният оксид и азотният оксид ще се наричат ​​съответно азотен оксид (II) и азотен оксид (I) (IUPAC, 2005).

препратки

  1. (2005). НОМЕНКЛАТУРА НА НЕОРГАНИЧНИ ХИМИЧНИ ПРЕПОРЪКИ 2005. Изтеглено от iupac.org.
  2. Окислителни състояния на азот. (S.F.). Възстановен от kpu.ca.
  3. Reusch, W. (2013, 5 май). Електронни конфигурации в периодичната таблица. Извлечено от chemistry.msu.edu.
  4. Reusch, W. (2015, 8 август). Окислителни състояния на азот. Взето от chem.libretexts.org.
  5. Сандерсън, Р. Т. (2016 г., 12 декември). Азотен елемент. Възстановен от britannica.com.
  6. Тяги, В. П. (2009). Основна химия Xii. Нов магазин: Ратна Сагар.
  7. Валентни електрони. (S.F.). Възстановен от химия.tutorvista.com.
  8. Wandell, A. (2016, 13 декември). Химия на азота. Взето от chem.libretexts.org.