Elektronska konfiguracija in kompoziti za dušik Valencias



The valentnost dušika v območju od -3, kot pri amonijaku in aminah, do +5 kot pri dušikovi kislini (Tyagi, 2009). Ta element ne razširi valenc kot drugi.

Atom dušika je kemijski element z atomsko številko 7 in prvi element skupine 15 (prej VA) periodnega sistema. Skupino sestavljajo dušik (N), fosfor (P), arzen (As), antimon (Sb), bizmut (Bi) in moskovij (Mc)..

Elementi imajo določene splošne podobnosti v kemijskem obnašanju, čeprav so jasno kemično diferencirani drug od drugega. Te podobnosti odražajo skupne značilnosti elektronskih struktur njihovih atomov (Sanderson, 2016).

Dušik je prisoten v skoraj vseh beljakovinah in ima pomembno vlogo v biokemičnih aplikacijah in v industrijskih aplikacijah. Dušik tvori močne vezi zaradi svoje sposobnosti, da tvori trojno vez z drugim atomom dušika in drugimi elementi.

Zato je v dušikovih spojinah veliko energije. Pred 100 leti je bilo malo znanega o dušiku. Zdaj se dušik običajno uporablja za ohranjanje hrane in kot gnojilo (Wandell, 2016).

Elektronska konfiguracija in valence

V atomu elektroni zapolnijo različne nivoje glede na njihove energije. Prvi elektroni zapolnijo nizke energetske nivoje in se nato premaknejo na višjo energetsko raven.

Največja zunanja energijska raven v atomu je znana kot valenčna lupina in elektroni, nameščeni v tej lupini, so znani kot valentni elektroni.

Ti elektroni najdemo predvsem v tvorbi vezi in v kemijski reakciji z drugimi atomi. Zato so valenčni elektroni odgovorni za različne kemijske in fizikalne lastnosti elementa (Valence Electrons, S.F.).

Kot že omenjeno, ima dušik atomsko število Z = 7. To pomeni, da so vaši elektroni, ki polnijo vaše energetske nivoje, ali elektronska konfiguracija, 1S2 2S2 2P3.

Ne smemo pozabiti, da atomi v naravi vedno poskušajo imeti elektronsko konfiguracijo žlahtnih plinov, bodisi z zmago, izgubo ali delitvijo elektronov..

Pri dušiku je žlahtni plin, ki ga želi imeti elektronsko, neon, katerega atomsko število je Z = 10 (1S)2 2S2 2P6) in helij, katerega atomsko število je Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013).

Različni načini združevanja dušika mu dajejo valenco (ali oksidacijsko stanje). V posebnem primeru dušika, ki je v drugem obdobju periodne tabele, ne more razširiti svoje valenčne plasti kot drugi elementi vaše skupine.

Pričakuje se, da ima valence od -3, +3 in +5. Vendar pa ima dušik valenčna stanja od -3, kot pri amonijaku in aminah, do +5, kot pri dušikovi kislini. (Tyagi, 2009).

Teorija valentnih vezi pomaga razložiti nastajanje spojin glede na elektronsko konfiguracijo dušika za dano oksidacijsko stanje. Pri tem moramo upoštevati število elektronov v valentni plasti in koliko je potrebno za pridobitev konfiguracije žlahtnega plina.

Dušikove spojine

Glede na veliko število oksidacijskih stanj lahko dušik tvori veliko število spojin. Najprej moramo zapomniti, da je v primeru molekularnega dušika valenca po definiciji 0.

Oksidacijsko stanje -3 je eden najpogostejših elementov. Primeri spojin s tem stanjem oksidacije so amoniak (NH3), amini (R3N), amonijev ion (NH)4+), imini (C = N-R) in nitrili (C≡N).

V oksidacijskem stanju -2, dušik ostane s 7 elektroni v svoji valenčni lupini. To nenavadno število elektronov v valenčni lupini pojasnjuje, zakaj imajo spojine s tem oksidacijskim stanjem premostitveno povezavo med dvema dušikoma. Primeri spojin s tem oksidacijskim stanjem so hidrazini (R2-N-N-R2) in hidrazoni (C = N-N-R)2).

V oksidacijskem stanju -1 dušik ostane s 6 elektroni v valenčni lupini. Primer dušikovih spojin s to valenco so hidroksilamin (R2NOH) in azo spojine (RN = NR).

V pozitivnih oksidacijskih stanjih je dušik običajno vezan na kisikove atome in tvori okside, oksisole ali oksacide. V primeru oksidacijskega stanja ima dušik 4 elektrone v svoji valenčni lupini.

Primeri spojin s to valenco so dinitrogen oksid ali smejalni plin (N2O) in dušikove spojine (R = NO) (Reusch, Oksidacijska stanja dušika, 2015).

V primeru oksidacijskega stanja +2 je primer dušikov oksid ali dušikov oksid (NO), brezbarvni plin, ki nastane z reakcijo kovin z razredčeno dušikovo kislino. Ta spojina je zelo nestabilen prosti radikal, saj reagira z O2 v zraku, da se tvori plin NO2.

Nitrit (NO2-) v bazični raztopini in dušikovi kislini (HNO2) v raztopini kisline so primeri spojin z oksidacijskim stanjem +3. To so lahko oksidacijska sredstva, ki normalno proizvajajo NO (g) ali reducente, da tvorijo nitratni ion.

Dinitrogen trioksid (N2O3) in nitro skupino (R-NO2) so drugi primeri dušikovih spojin z valenco +3.

Dušikov dioksid (NO2) ali dušikov dioksid je dušikova spojina z valenco +4. Gre za rjavi plin, ki se običajno proizvaja z reakcijo koncentrirane dušikove kisline z veliko kovinami. Dimerizira v N2O4.

V stanju +5 najdemo nitrate in dušikovo kislino, ki sta oksidacijska sredstva v kislih raztopinah. V tem primeru ima dušik 2 elektrona v valentni lupini, ki sta v orbitalu 2S. (Oksidacijska stanja dušika, S.F.).

Obstajajo tudi spojine, kot so nitrozilazid in dinitrogen trioksid, kjer ima dušik v molekuli več oksidacijskih stanj. V primeru nitrozilazida (N4O) dušik ima valenco -1, 0, +1 in +2; in v primeru dinitrogen trioksida ima valenco +2 in +4.

Nomenklatura dušikovih spojin

Zaradi kompleksnosti kemije dušikovih spojin tradicionalna nomenklatura ni bila dovolj za njihovo poimenovanje, kaj šele, da bi jih ustrezno opredelili. Zato je med drugimi razlogi mednarodna zveza čiste in uporabne kemije (IUPAC za njeno kratico v angleščini) ustvarila sistematično nomenklaturo, v kateri so spojine poimenovane glede na količino atomov, ki jih vsebujejo..

To je koristno, ko gre za poimenovanje dušikovih oksidov. Na primer dušikov oksid bi se imenoval dušikov monoksid in dušikov oksid (NO) dinitrogen monoksid (N)2O).

Poleg tega je leta 1919 nemški kemik Alfred Stock razvil metodo za poimenovanje kemijskih spojin, ki temeljijo na oksidacijskem stanju, ki je zapisana z rimskimi številkami v oklepajih. Tako bi se na primer dušikov oksid in dušikov oksid imenovala dušikov oksid (II) oziroma dušikov oksid (I) (IUPAC, 2005)..

Reference

  1. (2005). NOMENKLATURA Priporočil IUPAC ANORGANSKE KEMIJE 2005. Vzpostavljeno iz iupac.org.
  2. Oksidacijska stanja dušika. (S.F.). Izterjano iz kpu.ca.
  3. Reusch, W. (2013, 5. maj). Elektronske konfiguracije v periodnem sistemu. Pridobljeno s kemije.msu.edu.
  4. Reusch, W. (2015, 8. avgust). Oksidacijska stanja dušika. Vzpostavljeno iz chem.libretexts.org.
  5. Sanderson, R. T. (2016, 12. december). Element skupine dušika. Izterjal iz britannica.com.
  6. Tyagi, V. P. (2009). Bistvena kemija Xii. New Deli: Ratna Sagar.
  7. Valenčni elektroni. (S.F.). Izterjana s kemije.tutorvista.com.
  8. Wandell, A. (2016, 13. december). Kemija dušika. Vzpostavljeno iz chem.libretexts.org.