Elektronička konfiguracija i kompoziti za dušik Valencias

valentnosti dušika kreću se od -3, kao u amonijaku i aminima, do +5 kao u dušičnoj kiselini (Tyagi, 2009). Ovaj element ne proširuje valencije poput drugih.

Atom dušika je kemijski element s atomskim brojem 7 i prvim elementom skupine 15 (ranije VA) periodnog sustava. Skupinu čine dušik (N), fosfor (P), arsen (As), antimon (Sb), bizmut (Bi) i moskovij (Mc)..

Elementi dijele određene opće sličnosti u kemijskom ponašanju, iako su jasno kemijski diferencirani jedni od drugih. Ove sličnosti odražavaju zajedničke karakteristike elektroničkih struktura njihovih atoma (Sanderson, 2016).

Dušik je prisutan u gotovo svim proteinima i igra važnu ulogu u biokemijskim aplikacijama i industrijskim primjenama. Dušik tvori jake veze zbog svoje sposobnosti da formira trostruku vezu s drugim atomom dušika i drugim elementima.

Dakle, postoji velika količina energije u dušikovim spojevima. Prije 100 godina, malo se znalo o dušiku. Sada se dušik obično koristi za očuvanje hrane, a kao gnojivo (Wandell, 2016).

Elektronička konfiguracija i valencije

U atomu, elektroni ispunjavaju različite razine prema svojim energijama. Prvi elektroni ispunjavaju niske razine energije, a zatim prelaze na višu razinu energije.

Najviše vanjske razine energije u atomu poznate su kao valentna ljuska, a elektroni smješteni u ovoj ljusci poznati su kao valentni elektroni.

Ti se elektroni nalaze uglavnom u formiranju veza i kemijskoj reakciji s drugim atomima. Stoga su valentni elektroni odgovorni za različita kemijska i fizička svojstva elementa (Valence Electrons, S.F.).

Kao što je već spomenuto, dušik ima atomski broj Z = 7. To znači da su vaši elektroni koji ispunjavaju vaše energetske razine ili elektronsku konfiguraciju 1S² 2S² 2P³.

Mora se imati na umu da atomi u prirodi uvijek nastoje imati elektronsku konfiguraciju plemenitih plinova bilo pobjedom, gubitkom ili dijeljenjem elektrona.

U slučaju dušika, plemeniti plin koji želi imati elektronsku konfiguraciju je neon, čiji je atomski broj Z = 10 (1S)² 2S² 2P⁶i helij, čiji je atomski broj Z = 2 (1S²) (Reusch, 2013).

Različiti načini kombiniranja dušika dat će mu valenciju (ili stanje oksidacije). U specifičnom slučaju dušika, budući da je u drugom razdoblju periodnog sustava, ne može proširiti svoj valentni sloj kao i drugi elementi vaše grupe.

Očekuje se da ima valencije od -3, +3 i +5. Međutim, dušik ima valentna stanja u rasponu od -3, kao u amonijaku i aminima, do +5, kao u dušičnoj kiselini. (Tyagi, 2009).

Teorija valentnih veza objašnjava formiranje spojeva prema elektronskoj konfiguraciji dušika za dano oksidacijsko stanje. Za to moramo uzeti u obzir broj elektrona u valentnom sloju i koliko je potrebno za dobivanje konfiguracije plemenitog plina.

Dušikovi spojevi

S obzirom na veliki broj oksidacijskih stanja, dušik može tvoriti veliki broj spojeva. U prvom slučaju, moramo zapamtiti da je u slučaju molekularnog dušika po svojoj definiciji valencija 0.

Stanje oksidacije -3 je jedan od najčešćih za element. Primjeri spojeva s ovim stanjem oksidacije su amonijak (NH3), amini (R3N), amonijev ion (NH)₄⁺), imini (C = N-R) i nitrili (C = N).

U oksidacijskom stanju -2, dušik ostaje sa 7 elektrona u valentnoj ljusci. Taj neparni broj elektrona u valentnoj ljusci objašnjava zašto spojevi s tim oksidacijskim stanjem imaju vezu između dva dušika. Primjeri spojeva s ovim oksidacijskim stanjem su hidrazini (R₂-N-N-R '₂) i hidrazoni (C = N-N-R)₂).

U oksidacijskom stanju -1 dušik ostaje sa 6 elektrona u valentnoj ljusci. Primjer dušikovih spojeva s ovom valencijom su hidroksilamin (R₂NOH) i azo spojevi (RN = NR).

U pozitivnim oksidacijskim stanjima, dušik je obično vezan za atome kisika da formira okside, oksisole ili oksacide. U slučaju oksidacijskog stanja +1 dušik ima 4 elektrona u svojoj valentnoj ljusci.

Primjeri spojeva s ovom valencijom su dušikov oksid ili plin za smijanje (N₂O) i dušikovi spojevi (R = NO) (Reusch, Oksidacijska stanja dušika, 2015).

U slučaju oksidacijskog stanja +2, jedan primjer je dušikov oksid ili dušikov oksid (NO), bezbojni plin proizveden reakcijom metala s razrijeđenom dušičnom kiselinom. Ovaj spoj je vrlo nestabilan slobodni radikal jer reagira s O₂ u zraku da se formira plin NO₂.

Nitrit (NO₂^-) u bazičnoj otopini i dušičnoj kiselini (HNO₂) u kiseloj otopini su primjeri spojeva s oksidacijskim stanjem +3. To mogu biti oksidirajuća sredstva za normalno dobivanje NO (g) ili redukcijskih sredstava za stvaranje nitratnog iona.

Dinitrogen trioksid (N₂O₃i nitro skupina (R-NO₂) su i drugi primjeri dušikovih spojeva s valencijom +3.

Dušikov dioksid (NO₂) ili dušikov dioksid je dušikov spoj s valencijom +4. To je smeđi plin koji se općenito proizvodi reakcijom koncentrirane dušične kiseline s mnogim metalima. Dimerizes u N₂O₄.

U stanju +5 nalazimo nitrate i dušičnu kiselinu koja su oksidirajuća sredstva u kiselim otopinama. U ovom slučaju dušik ima 2 elektrona u valentnoj ljusci, koji su u orbiti 2S. (Oksidacijska stanja dušika, S.F.).

Postoje također spojevi kao što su nitrosilazid i dinitrogen trioksid gdje dušik ima nekoliko oksidacijskih stanja u molekuli. U slučaju nitrozilazida (N₄O) dušik ima valenciju -1, 0, +1 i +2; i u slučaju dinitrogen trioksida, ima valentnost +2 i +4.

Nomenklatura dušikovih spojeva

S obzirom na složenost kemije dušikovih spojeva, tradicionalna nomenklatura nije bila dovoljna da ih se imenuje, a kamoli da ih se adekvatno identificira. Zbog toga je, između ostalog, međunarodna zajednica čiste i primijenjene kemije (IUPAC za akronim na engleskom) stvorila sustavnu nomenklaturu u kojoj su spojevi imenovani prema količini atoma koje sadrže.

To je korisno kada je riječ o imenovanju dušikovih oksida. Na primjer, dušikov oksid bi se nazvao dušikov monoksid i dušikov oksid (NO) dinitrogen monoksid (N)₂O).

Osim toga, 1919. godine, njemački kemičar Alfred Stock razvio je metodu imenovanja kemijskih spojeva na temelju oksidacijskog stanja, koji je napisan rimskim brojevima u zagradama. Tako bi se, na primjer, dušikov oksid i dušikov oksid nazvali dušikov oksid (II), odnosno dušikov oksid (I) (IUPAC, 2005).

reference

1. (2005). NOMENKLATURA IORAC-ovih preporuka IORAC-a iz 2005. godine. Preuzeto s iupac.org.
2. Oksidacijska stanja dušika. (S.F.). Oporavio se od kpu.ca.
3. Reusch, W. (2013., 5. svibnja). Elektronske konfiguracije u periodnom sustavu. Preuzeto s kemije.msu.edu.
4. Reusch, W. (2015., 8. kolovoza). Stanja oksidacije dušika. Preuzeto s chem.libretexts.org.
5. Sanderson, R.T. (2016., 12. prosinca). Element skupine dušika. Oporavio se od britannica.com.
6. Tyagi, V. P. (2009). Esencijalna kemija Xii. Novi Deli: Ratna Sagar.
7. Valencijski elektroni. (S.F.). Oporavio se od kemije.tutorvista.com.
8. Wandell, A. (2016., 13. prosinca). Kemija dušika. Preuzeto s chem.libretexts.org.