Configurazione elettronica e compositi dell'azoto Valencia

il valute dell'azoto vanno da -3, come ammoniaca e ammine, a +5 come in acido nitrico (Tyagi, 2009). Questo elemento non espande le valenze come gli altri.

L'atomo di azoto è un elemento chimico con numero atomico 7 e il primo elemento del gruppo 15 (precedentemente VA) della tavola periodica. Il gruppo è composto da azoto (N), fosforo (P), arsenico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) e moscovium (Mc).

Gli elementi condividono alcune somiglianze generali nel comportamento chimico, sebbene siano chiaramente differenziati chimicamente l'uno dall'altro. Queste somiglianze riflettono le caratteristiche comuni delle strutture elettroniche dei loro atomi (Sanderson, 2016).

L'azoto è presente in quasi tutte le proteine ​​e svolge un ruolo importante sia nelle applicazioni biochimiche che nelle applicazioni industriali. L'azoto forma legami forti grazie alla sua capacità di formare un triplo legame con un altro atomo di azoto e altri elementi.

Pertanto, c'è una grande quantità di energia nei composti dell'azoto. Prima di 100 anni fa, si sapeva poco sull'azoto. Ora, l'azoto è comunemente usato per conservare il cibo e come fertilizzante (Wandell, 2016).

Configurazione elettronica e valenze

In un atomo, gli elettroni riempiono i diversi livelli in base alle loro energie. I primi elettroni riempiono i bassi livelli di energia e quindi passano a un livello di energia più alto.

Il livello di energia più esterno in un atomo è noto come guscio di valenza e gli elettroni collocati in questo guscio sono noti come elettroni di valenza.

Questi elettroni si trovano principalmente nella formazione di legami e nella reazione chimica con altri atomi. Pertanto, gli elettroni di valenza sono responsabili delle diverse proprietà chimiche e fisiche di un elemento (Valence Electron, S.F.).

L'azoto, come già detto, ha un numero atomico di Z = 7. Ciò implica che i tuoi elettroni che riempiono i tuoi livelli di energia, o configurazione elettronica, sono 1S² 2S² 2P³.

Va ricordato che in natura, gli atomi cercano sempre di avere la configurazione elettronica dei gas nobili sia vincendo, perdendo o condividendo gli elettroni.

Nel caso dell'azoto, il gas nobile che cerca di avere una configurazione elettronica è neon, il cui numero atomico è Z = 10 (1S² 2S² 2P⁶) ed elio, il cui numero atomico è Z = 2 (1S²) (Reusch, 2013).

I diversi modi in cui l'azoto deve combinarsi gli daranno la sua valenza (o stato di ossidazione). Nel caso specifico dell'azoto, essendo nel secondo periodo della tavola periodica, non è in grado di espandere il suo livello di valenza come fanno gli altri elementi del suo gruppo.

Si prevede che abbia valenze di -3, +3 e +5. Tuttavia, l'azoto ha stati di valenza che vanno da -3, come ammoniaca e ammine, a +5, come nell'acido nitrico. (Tyagi, 2009).

La teoria del legame di valenza aiuta a spiegare la formazione di composti, secondo la configurazione elettronica dell'azoto per un dato stato di ossidazione. Per questo dobbiamo prendere in considerazione il numero di elettroni nello strato di valenza e quanto è necessario per acquisire la configurazione del gas nobile.

Composti azotati

Dato il gran numero di stati di ossidazione, l'azoto può formare un gran numero di composti. Nel primo caso, bisogna ricordare che nel caso dell'azoto molecolare, per definizione, la sua valenza è 0.

Lo stato di ossidazione di -3 è uno dei più comuni per l'elemento. Esempi di composti con questo stato di ossidazione sono ammoniaca (NH3), ammine (R3N), ione ammonio (NH)₄⁺), le immine (C = N-R) e i nitrili (C≡N).

Lo stato di ossidazione -2, l'azoto è lasciato con 7 elettroni nel suo guscio di valenza. Questo numero dispari di elettroni nel guscio di valenza spiega perché i composti con questo stato di ossidazione hanno un collegamento a ponte tra due azoto. Esempi di composti con questo stato di ossidazione sono idrazine (R₂-N-N-R₂) e idrazoni (C = N-N-R)₂).

Nello stato di ossidazione -1, l'azoto viene lasciato con 6 elettroni nel guscio di valenza. Esempi di composti azotati con questa valenza sono idrossilammina (R₂NOH) e composti azoici (RN = NR).

Negli stati di ossidazione positivi, l'azoto è generalmente legato agli atomi di ossigeno formando ossidi, ossidi o oxacidi. Per il caso dello stato di ossidazione +1, l'azoto ha 4 elettroni nel suo guscio di valenza.

Esempi di composti con questa valenza sono l'ossido di litio o il gas esilarante (N₂O) e composti nitrosi (R = NO) (Reusch, Oxidation States of Azitrogen, 2015).

Per il caso dello stato di ossidazione di +2, un esempio è l'ossido di azoto o l'ossido di azoto (NO), un gas incolore prodotto dalla reazione dei metalli con acido nitrico diluito. Questo composto è un radicale libero altamente instabile poiché reagisce con O₂ nell'aria per formare il gas NO₂.

Nitrito (NO₂^-) in soluzione basica e acido nitroso (HNO₂) in soluzione acida sono esempi di composti con stato di ossidazione +3. Questi possono essere agenti ossidanti per produrre normalmente NO (g) o agenti riducenti per formare lo ione nitrato.

Triossido di diaframma (N₂O₃) e il gruppo nitro (R-NO₂) sono altri esempi di composti azotati con valenza +3.

Biossido di azoto (NO₂) o il biossido di azoto è un composto di azoto con valenza +4. È un gas marrone solitamente prodotto dalla reazione dell'acido nitrico concentrato con molti metalli. Dimeri per formare N₂O₄.

Nello stato +5 troviamo nitrati e acido nitrico che sono agenti ossidanti in soluzioni acide. In questo caso, l'azoto ha 2 elettroni nel guscio di valenza, che sono nell'orbitale 2S. (Stati di ossidazione di azoto, S.F.).

Ci sono anche composti come nitrosilazide e triossido di diazoto in cui l'azoto ha diversi stati di ossidazione nella molecola. Nel caso di nitrosilazide (N₄O) l'azoto ha valenza -1, 0, + 1 e +2; e nel caso del triossido di diazoto, ha valenza +2 e +4.

Nomenclatura dei composti dell'azoto

Data la complessità della chimica dei composti dell'azoto, la nomenclatura tradizionale non era sufficiente per nominarli, per non parlare di identificarli adeguatamente. Ecco perché, tra le altre ragioni, l'unione internazionale della chimica pura e applicata (IUPAC per il suo acronimo in inglese) ha creato una nomenclatura sistematica in cui i composti sono denominati in base alla quantità di atomi che contengono.

Questo è utile quando si tratta di nominare gli ossidi di azoto. Per esempio l'ossido di azoto si chiamerebbe monossido di azoto e ossido di azoto (NO) monossido di diazoto (N)₂O).

Inoltre, nel 1919, il chimico tedesco Alfred Stock ha sviluppato un metodo per denominare composti chimici basati sullo stato di ossidazione, che è scritto in numeri romani racchiusi tra parentesi. Così, ad esempio, l'ossido nitrico e il protossido di azoto sarebbero chiamati rispettivamente ossido di azoto (II) e ossido di azoto (I) (IUPAC, 2005).

riferimenti

1. (2005). NOMENCLATURE DI CHIMICA INORGANICA IUPAC Raccomandazioni 2005. Estratto da iupac.org.
2. Stati di ossidazione di azoto. (S.F.). Estratto da kpu.ca.
3. Reusch, W. (2013, 5 maggio). Configurazioni di elettroni nella tavola periodica. Estratto da chemistry.msu.edu.
4. Reusch, W. (2015, 8 agosto). Stati di ossidazione di azoto. Estratto da chem.libretexts.org.
5. Sanderson, R. T. (2016, 12 dicembre). Elemento del gruppo azoto. Recupero da britannica.com.
6. Tyagi, V. P. (2009). Chimica essenziale Xii. New Deli: Ratna Sagar.
7. Elettroni di Valenza. (S.F.). Estratto da chemistry.tutorvista.com.
8. Wandell, A. (2016, 13 dicembre). Chimica dell'azoto. Estratto da chem.libretexts.org.