Kad azoto valentingumai svyruoja nuo -3 kaip amoniako ir aminų, į +5 ir azoto rūgšties (Tyagi, 2009). Šis elementas neišplečia valentingumo kaip kiti.
Azoto atomas yra cheminis elementas, kurio atominis numeris 7, ir pirmasis periodinės lentelės 15 grupės (buvusios VA) elementas. Grupę sudaro azotas (N), fosforas (P), arsenas (As), stibis (Sb), bismutas (Bi) ir moskoviumas (Mc).
1 pav. Azoto atomo Boro diagrama.
Elementai turi tam tikrus bendruosius cheminio elgesio panašumus, nors jie yra aiškiai atskirti vienas nuo kito chemiškai. Šie panašumai atspindi bendrąsias jų atomų elektroninių struktūrų savybes (Sanderson, 2016).
Azoto yra beveik visuose baltymuose ir jis vaidina svarbų vaidmenį tiek biocheminiuose, tiek pramoniniuose tiksluose. Azotas formuoja tvirtus ryšius dėl savo sugebėjimo trigubai jungtis su kitu azoto atomu ir kitais elementais.
Todėl azoto junginiuose yra daug energijos. Prieš 100 metų apie azotą buvo mažai žinoma. Dabar azotas dažniausiai naudojamas maisto produktams konservuoti ir kaip trąša (Wandell, 2016).
Elektroninė konfigūracija ir vertybės
Atomoje elektronai užpildo įvairius lygius pagal jų energijas. Pirmieji elektronai užpildo žemesnius energijos lygius, o po to pereina į aukštesnį energijos lygį.
Atokiausias atomo energijos lygis yra žinomas kaip valentinis apvalkalas, o elektronai, esantys šiame apvalkale, yra žinomi kaip valentiniai elektronai.
Šie elektronai daugiausia randami jungčių formavimosi ir cheminės reakcijos su kitais atomais metu. Todėl valentiniai elektronai yra atsakingi už skirtingas elemento chemines ir fizikines savybes (Valentiniai elektronai, SF).
Azoto, kaip minėta anksčiau, atominis skaičius yra Z = 7. Tai reiškia, kad elektronų užpildymas jų energijos lygiu arba elektronų konfigūracija yra 1S 2 2S 2 2P 3 .
Reikia atsiminti, kad gamtoje atomai visada siekia elektroninės tauriųjų dujų konfigūracijos, gaudami, prarasdami ar dalindamiesi elektronais.
Azoto atveju tauriosios dujos, kurios siekia elektroninės konfigūracijos, yra neoninės, kurių atominis skaičius yra Z = 10 (1S 2 2S 2 2P 6 ), ir helio, kurių atominis skaičius yra Z = 2 (1S 2 ) ( Reusch, 2013).
Skirtingi azoto jungimosi būdai suteiks jam valentingumą (arba oksidacijos būseną). Konkrečiu azoto atveju, nes tai yra antrasis periodinės lentelės laikotarpis, jis negali išplėsti savo valentinio sluoksnio, kaip tai daro kiti savo grupės elementai.
Tikimasi, kad valentės bus -3, +3 ir +5. Tačiau azoto valentinės būsenos svyruoja nuo -3, kaip amoniake ir aminuose, iki +5, kaip azoto rūgštyje. (Tyagi, 2009).
Valentinio ryšio teorija padeda paaiškinti junginių susidarymą pagal azoto elektronų konfigūraciją tam tikroje oksidacijos būsenoje. Tam reikia atsižvelgti į elektronų skaičių valentiniame apvalkale ir kiek liko įsigyti tauriųjų dujų konfigūraciją.
Azoto junginiai
2 paveikslas: molekulinio azoto struktūra su valentingumu 0.
Atsižvelgiant į didelį oksidacijos būsenų skaičių, azotas gali sudaryti daugybę junginių. Visų pirma reikia prisiminti, kad molekulinio azoto atveju jo valentingumas pagal apibrėžimą yra 0.
-3 oksidacijos būsena yra viena iš labiausiai paplitusių elementui. Tokios oksidacijos būsenos junginių pavyzdžiai yra amoniakas (NH3), aminai (R3N), amonio jonas (NH 4 + ), iminai (C = NR) ir nitrilai (C≡N).
Oksidacijos būsenos -2 metu azoto valentiniame apvalkale yra likę 7 elektronai. Šis nelyginis elektronų skaičius valentiniame apvalkale paaiškina, kodėl junginiai, turintys tokią oksidacijos būseną, turi jungiamąjį ryšį tarp dviejų azoto. Pavyzdžiai junginių su šio oksidacijos yra hidrazinų (R 2 -NNR 2 ) ir butilfenolhidrazonų (C = NNR 2 ).
Esant -1 oksidacijos būsenai, azoto valentiniame apvalkale yra 6 elektronai. Pavyzdžiai azoto junginių, tik su šio valentingumas yra hidroksilo amino (R 2 = NOH) ir azojunginių (RN = NR).
Teigiamoje oksidacijos būsenoje azotas paprastai yra prijungtas prie deguonies atomų, kad susidarytų oksidai, oksizaltai arba oksidos. Esant +1 oksidacijos būsenai, azoto valentiniame apvalkale yra 4 elektronai.
Junginių, turinčių šį valentingumą, pavyzdžiai yra azoto oksidas arba juokingosios dujos (N 2 O) ir nitrozo junginiai (R = NO) (Reusch, azoto oksidacijos būsenos, 2015).
+2 oksidacijos būklės pavyzdys yra azoto oksidas arba azoto oksidas (NO), bespalvės dujos, gaunamos metalams reaguojant su praskiesta azoto rūgštimi. Šis junginys yra labai nestabili laisvųjų radikalų, nes ji reaguoja su O 2 ore, kad sudarytų NO 2 dujas .
Nitritai (NO 2 - ) šarminiame tirpale ir azoto rūgštys (HNO 2 ) rūgštiniuose tirpaluose yra junginių, kurių oksidacijos būsena yra +3, pavyzdžiai. Tai gali būti oksidatoriai, kad paprastai susidarytų NO (g), arba reduktoriai, kurie sudaro nitrato joną.
Azoto trioksidas (N 2 O 3 ) ir azoto grupė (R-NO 2 ) yra kiti azoto junginių, kurių valentingumas +3, pavyzdžiai.
Azoto dioksidas (NO 2 ) arba azoto dioksidas yra azoto junginys, kurio valentingumas yra +4. Tai rudos dujos, paprastai susidarančios koncentruotos azoto rūgšties ir daugelio metalų reakcijos metu. Dimerizuojasi, kad sudarytų N 2 O 4 .
+5 būsenoje randame nitratų ir azoto rūgšties, kurios yra oksiduojančios rūgšties tirpaluose. Šiuo atveju azotas valentiniame apvalkale turi 2 elektronus, kurie yra 2S orbitoje. (Azoto oksidacijos būsenos, SF).
Taip pat yra junginių, tokių kaip nitrosilazidas ir dinitro trioksidas, kur azotas turi įvairias oksidacijos būsenas molekulėje. Nitrosilazido (N 4 O) atveju azoto valentingumas yra -1, 0, + 1 ir +2; o dinitro trioksido valentingumas yra +2 ir +4.
Azoto junginių nomenklatūra
Atsižvelgiant į azoto junginių chemijos sudėtingumą, tradicinės nomenklatūros nepakako jiems pavadinti, juo labiau tinkamai identifikuoti. Štai kodėl, be kitų priežasčių, Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (IUPAC) sukūrė sistemingą nomenklatūrą, kurioje junginiai pavadinami pagal juose esančių atomų skaičių.
Tai naudinga, kai reikia įvardinti azoto oksidus. Pavyzdžiui, azoto oksidas būtų vadinamas azoto monoksidu ir azoto oksidu (NO) - dinitro azoto monoksidu (N 2 O).
Be to, 1919 m. Vokiečių chemikas Alfredas Stock'as sukūrė cheminių junginių pavadinimo pagal oksidacijos būseną metodą, kuris yra parašytas romėniškais skaitmenimis, pateiktais skliausteliuose. Taigi, pavyzdžiui, azoto oksidas ir azoto oksidas būtų atitinkamai vadinami azoto oksidu (II) ir azoto oksidu (I) (IUPAC, 2005).
Nuorodos
- (2005). NEORGANINĖS CHEMIJOS NOMENKLATŪRA IUPAC 2005 m. Rekomendacijos. Gauta iš iupac.org.
- Azoto oksidacijos būsenos. (SF). Atgauta iš kpu.ca.
- Reusch, W. (2013 m. Gegužės 5 d.). Elektronų konfigūracijos periodinėje lentelėje. Atgautas iš chemijos.msu.edu.
- Reusch, W. (2015, rugpjūčio 8). Azoto oksidacijos būsenos. Atkurta iš chem.libretexts.org.
- Sandersonas, RT (2016 m., Gruodžio 12 d.). Azoto grupės elementas. Atgauta iš britannica.com.
- Tyagi, VP (2009). Esminė chemija Xii. Naujasis Deli: „Ratna Sagar“.
- Valentiniai elektronai. (SF). Atkurta iš chemijos.tutorvista.com.
- Wandell, A. (2016 m., Gruodžio 13 d.). Azoto chemija. Atkurta iš chem.libretexts.org.