Електрична конфігурація та композити
The валентності азоту вони коливаються від -3, як і в аміаку і амінах, до +5 як в азотній кислоті (Tyagi, 2009). Цей елемент не розширює валентності, як інші.
Атом азоту є хімічним елементом з атомним номером 7 і першим елементом групи 15 (раніше VA) періодичної таблиці. Група складається з азоту (N), фосфору (P), миш'яку (As), сурми (Sb), вісмуту (Bi) та московію (Mc).
Елементи поділяють певні загальні подібності в хімічній поведінці, хоча вони чітко хімічно диференційовані один від одного. Ці подібності відображають загальні характеристики електронних структур їхніх атомів (Sanderson, 2016).
Азот присутній майже у всіх білках і відіграє важливу роль як в біохімічних додатках, так і в промисловому застосуванні. Азот утворює міцні зв'язки завдяки своїй здатності утворювати потрійний зв'язок з іншим атомом азоту та іншими елементами.
Тому в сполуках азоту є велика кількість енергії. До 100 років тому мало було відомо про азот. Тепер азот зазвичай використовується для збереження їжі, і як добриво (Wandell, 2016).
Електронна конфігурація і валентності
У атомі електрони заповнюють різні рівні відповідно до їх енергій. Перші електрони заповнюють низькі енергетичні рівні, а потім переходять на більш високий енергетичний рівень.
Найбільш зовнішній рівень енергії в атомі відомий як валентна оболонка, а електрони, розміщені в цій оболонці, відомі як валентні електрони.
Ці електрони знаходяться в основному в утворенні зв'язків і в хімічній реакції з іншими атомами. Тому валентні електрони відповідають за різні хімічні та фізичні властивості елемента (Valence Electrons, S.F.).
Азот, як згадувалося раніше, має атомний номер Z = 7. Це означає, що ваші електрони, що заповнюють ваші енергетичні рівні, або електронна конфігурація, є 1S2 2S2 2P3.
Слід пам'ятати, що в природі атоми завжди прагнуть мати електронну конфігурацію благородних газів або шляхом перемоги, втрати або спільного використання електронів.
У випадку азоту, благородний газ, який він прагне мати електронну конфігурацію, є неоном, атомним номером якого є Z = 10 (1S).2 2S2 2P6) і гелій, чий атомний номер Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013).
Різні способи поєднання азоту дадуть йому свою валентність (або ступінь окислення). У конкретному випадку азоту, перебуваючи у другому періоді періодичної таблиці, неможливо розширити свій валентний шар, як це роблять інші елементи вашої групи.
Очікується, що вона має валентність -3, +3 і +5. Однак азот має валентні стани від -3, як і в аміаку і амінах, до +5, як і в азотній кислоті. (Тягі, 2009).
Теорія валентних зв'язків допомагає пояснити утворення сполук за електронною конфігурацією азоту для заданого стану окислення. Для цього необхідно враховувати кількість електронів у валентному шарі і скільки потрібно для конфігурації благородного газу.
Азотні сполуки
Враховуючи велику кількість станів окислення, азот може утворювати велику кількість сполук. У першому випадку слід пам'ятати, що у випадку молекулярного азоту, за визначенням, його валентність дорівнює 0.
Стан окислення -3 є одним з найбільш поширених для елемента. Прикладами сполук з таким станом окислення є аміак (NH3), аміни (R3N), іон амонію (NH)4+), іміни (C = N-R) і нітрили (C≡N).
Стан окислення -2, азот залишається з 7 електронами в його валентній оболонці. Це непарне число електронів у валентній оболонці пояснює, чому сполуки з цим станом окислення мають мостові зв'язки між двома азотом. Прикладами сполук з таким станом окислення є гідразини (R2-N-N-R2) і гідразони (C = N-N-R)2).
У стані окислення -1 азот залишається з 6 електронами в валентній оболонці. Прикладом сполук азоту з такою валентністю є гідроксиламін (R2NOH) і азосоединения (RN = NR).
У позитивних стадіях окислення азот зазвичай пов'язаний з атомами кисню, утворюючи оксиди, оксисоли або оксациди. Для випадку +1 ступеня окислення азот має 4 електрони в його валентній оболонці.
Прикладами сполук з такою валентністю є оксид азоту або газ для сміху (N2O) і азотисті сполуки (R = NO) (Reusch, Стани окислення азоту, 2015).
Для випадку ступеня окислення +2, одним з прикладів є оксид азоту або оксид азоту (NO), безбарвний газ, що утворюється при реакції металів з розведеною азотною кислотою. Це з'єднання є дуже нестабільним вільним радикалом, оскільки він реагує з O2 у повітрі утворюють газ NO2.
Нітрит (NO2-) в основному розчині і азотистої кислоти (HNO2) у розчині кислоти є прикладами сполук з +3 окислювальним станом. Це можуть бути окислювачі, які зазвичай продукують NO (g) або відновлюючі агенти для утворення нітратного іона.
Триоксид азоту (N2O3) і нітрогрупи (R-NO2) є інші приклади сполук азоту з валентністю +3.
Діоксид азоту (NO2) або діоксид азоту є сполукою азоту з валентністю +4. Це коричневий газ, який зазвичай виробляється реакцією концентрованої азотної кислоти з багатьма металами. Дімерізує до N2O4.
У +5 стані ми знаходимо нітрати і азотну кислоту, які є окислювачами в кислих розчинах. У цьому випадку азот має 2 електрона в валентній оболонці, які знаходяться в орбіталі 2S. (Стани окислення азоту, С.Ф.).
Існують також такі сполуки, як нітрозилазид і триоксид азоту, де азот має кілька станів окислення в молекулі. У разі нітрозилазиду (N4O) азот має валентність -1, 0, + 1 і +2; і у випадку триоксиду азоту він має валентність +2 і +4.
Номенклатура сполук азоту
Враховуючи складність хімії сполук азоту, традиційної номенклатури було недостатньо, щоб назвати їх, не кажучи вже про їхню адекватну ідентифікацію. Ось чому, серед інших причин, міжнародний союз чистої та прикладної хімії (IUPAC за своїм абревіатурою англійською мовою) створив систематичну номенклатуру, де сполуки названі відповідно до кількості атомів, які вони містять.
Це корисно, коли мова йде про назву оксидів азоту. Наприклад, оксид азоту буде називатися монооксидом азоту і оксидом азоту (NO) окисом азоту (N)2O).
Крім того, у 1919 році німецький хімік Альфред Сток розробив метод назвати хімічні сполуки на основі стану окислення, який написаний римськими цифрами, укладеними в дужки. Так, наприклад, оксид азоту і закис азоту будуть називатися оксидом азоту (II) і оксидом азоту (I) відповідно (IUPAC, 2005).
Список літератури
- (2005). НОМЕНКЛАТУРА НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ Рекомендації IUPAC 2005. Отримано з iupac.org.
- Окислювальні стани азоту. (S.F.). Відновлено з kpu.ca.
- Reusch, W. (2013, 5 травня). Електронні конфігурації в періодичній таблиці. Отримано з chemistry.msu.edu.
- Reusch, W. (2015, 8 серпня). Стани окислення азоту. Отримано з chem.libretexts.org.
- Сандерсон, Р. Т. (2016 р., 12 грудня). Елемент групи азоту. Відновлено з britannica.com.
- Тьягі, В. П. (2009). Основна хімія Xii. Новий гастроном: Ратна Сагар.
- Валентні електрони. (S.F.). Відновлюється від chemistry.tutorvista.com.
- Wandell, A. (2016, 13 грудня). Хімія азоту. Отримано з chem.libretexts.org.