Ossidi di azoto (NOx) Formulazioni e nomenclature differenti

il ossidi di azoto sono composti inorganici essenzialmente gassosi che contengono legami tra azoto e atomi di ossigeno. La sua formula chimica di gruppo è NO_x, indicando che gli ossidi hanno proporzioni diverse di ossigeno e azoto.

L'azoto conduce il gruppo 15 della tavola periodica, mentre il gruppo di ossigeno 16; entrambi gli elementi sono membri del periodo 2. Questa vicinanza è la ragione per cui i legami N-O sono covalenti negli ossidi. In questo modo, i legami negli ossidi di azoto sono covalenti.

Tutti questi collegamenti possono essere spiegati usando la teoria dell'orbitale molecolare, che rivela il paramagnetismo (un elettrone spaiato nell'ultimo orbitale molecolare) di alcuni di questi composti. Di questi, i composti più comuni sono l'ossido di azoto e il biossido di azoto.

La molecola nell'immagine superiore corrisponde alla struttura angolare in fase gassosa del biossido di azoto (NO₂). Al contrario, l'ossido di azoto (NO) ha una struttura lineare (considerando l'ibridazione sp per entrambi gli atomi).

Gli ossidi di azoto sono gas prodotti da molte attività umane, dalla guida di un veicolo o al fumo di sigarette, ai processi industriali come rifiuti inquinanti. Tuttavia, l'NO è prodotto naturalmente dalle reazioni enzimatiche e dai fulmini nei temporali: N₂(g) + O₂(g) => 2NO (g)

Le alte temperature dei raggi rompono la barriera energetica che impedisce a questa reazione di verificarsi in condizioni normali. Quale barriera energetica? Quello formato dal triplo legame N≡N, rendendo la N-molecola₂ un gas inerte dall'atmosfera.

indice

• 1 Numeri di ossidazione per azoto e ossigeno nei loro ossidi
• 2 diverse formulazioni e nomenclature
  • 2.1 Protossido di azoto (N2O)
  • 2.2 Ossido nitrico (NO)
  • 2.3 Triossido di azoto (N2O3)
  • 2.4 Biossido di azoto e tossido di azoto (NO2, N2O4)
  • 2,5 pentossido di azoto (N2O5)
• 3 riferimenti

Numeri di ossidazione per azoto e ossigeno nei loro ossidi 

La configurazione elettronica per l'ossigeno è [He] 2s²2p⁴, avendo bisogno solo di due elettroni per completare l'ottetto del suo guscio di valenza; cioè, può guadagnare due elettroni e avere un numero di ossidazione uguale a -2.

D'altra parte, la configurazione elettronica per l'azoto è [He] 2s²2p³, essere in grado di guadagnare fino a tre elettroni per riempire il suo ottetto di valenza; per esempio, nel caso dell'ammoniaca (NH₃) ha un numero di ossidazione pari a -3. Ma l'ossigeno è molto più elettronegativo dell'idrogeno e "costringe" l'azoto a condividere i suoi elettroni.

Quanti elettroni possono condividere l'azoto con l'ossigeno? Se condividi gli elettroni del tuo guscio di valenza uno per uno, raggiungerai il limite di cinque elettroni, corrispondente a un numero di ossidazione di +5.

Di conseguenza, a seconda di quanti legami si forma con l'ossigeno, i numeri di ossidazione dell'azoto variano da +1 a +5.

Diverse formulazioni e nomenclature

Gli ossidi di azoto, in ordine crescente dei numeri di ossidazione dell'azoto, sono:

- N₂Oppure, ossido di azoto (+1)

- NO, ossido nitrico (+2)

- N₂O₃, triossido di diazoto (+3)

- NO₂, biossido di azoto (+4)

- N₂O₅, pentossido di diazoto (+5)

 Ossido di azoto (N₂O)

L'ossido nitroso (o popolarmente noto come gas esilarante) è un gas incolore, con un leggero odore dolce e poco reattivo. Può essere visualizzato come una molecola N₂ (sfere blu) che ha aggiunto un atomo di ossigeno ad una estremità. Viene preparato dalla decomposizione termica dei sali di nitrato e viene utilizzato come anestetico e analgesico.

L'azoto ha un numero di ossidazione di +1 in questo ossido, il che significa che non è molto ossidato e la sua richiesta di elettroni non è convincente; tuttavia, è sufficiente guadagnare due elettroni (uno per ciascun azoto) per diventare l'azoto molecolare stabile.

Nelle soluzioni basiche e acide le reazioni sono:

N₂O (g) + 2H⁺(ac) + 2e^- => N₂(g) + H₂O (l)

N₂O (g) + H₂O (l) + 2e^- => N₂(g) + 2OH^-(Aq)

Queste reazioni, sebbene termodinamicamente sono favorite dalla formazione della molecola stabile N₂, si verificano lentamente e i reagenti che donano la coppia di elettroni devono essere agenti riducenti molto forti.

Ossido nitrico (NO)

Questo ossido consiste in un gas incolore, reattivo e paramagnetico. Come il protossido di azoto, ha una struttura molecolare lineare, ma con la grande differenza che il legame N = O ha anche un carattere di triplo legame.

NO si ossida rapidamente nell'aria per produrre NO₂e quindi generare orbitali molecolari più stabili con un atomo di azoto più ossidato (+4).

2NO (g) + O₂(g) => 2NO₂(G)

Gli studi biochimici e fisiologici sono alla base del ruolo benigno di questo ossido negli organismi viventi.

Non può formare legami N-N con un'altra molecola di NO a causa della delocalizzazione dell'elettrone non appaiato nell'orbitale molecolare, che è diretto più verso l'atomo di ossigeno (a causa della sua elevata elettronegatività). L'opposto si verifica con il NO₂, che può formare dimeri gassosi.

Triossido di azoto (N₂O₃)

Le linee tratteggiate della struttura indicano la risonanza del doppio legame. Come tutti gli atomi, hanno l'ibridazione sp², la molecola è piatta e le interazioni molecolari sono sufficientemente efficaci da far sì che il triossido di azoto presenti un solido blu inferiore a -101 ° C. A temperature più elevate si scioglie e si dissocia in NO e NO₂.

Perché è dissociato? Poiché i numeri di ossidazione +2 e +4 sono più stabili di +3, quest'ultimo è presente nell'ossido per ciascuno dei due atomi di azoto. Questo, ancora, può essere spiegato dalla stabilità degli orbitali molecolari derivanti dalla sproporzione.

Nell'immagine, il lato sinistro del N₂O₃ corrisponde al NO, mentre il lato destro al NO₂. Logicamente, è prodotto dalla coalescenza degli ossidi precedenti a temperature molto fredde (-20 ° C). Il N₂O₃ è l'anidride di acido nitroso (HNO₂).

Biossido di azoto e ossido di azoto (NO₂, N₂O₄)

NO₂ è un gas marrone o marrone, reattivo e paramagnetico. Poiché ha un elettrone spaiato, si dimera (si lega) con un'altra molecola gassosa NO₂ formare un tetrossido di azoto, gas incolore, stabilendo un equilibrio tra le due specie chimiche:

2NO₂(g) <=> N₂O₄(G)

È un agente ossidante velenoso e versatile, capace di essere sproporzionato nelle sue reazioni redox in ioni (ossoanioni).₂^- e NO₃^- (generando piogge acide) o nel NO.

Allo stesso modo, il NO₂ è coinvolto in reazioni atmosferiche complesse che causano variazioni nelle concentrazioni di ozono (O₃) a livello terrestre e nella stratosfera.

Pentossido di diazoto (N₂O₅)

Il pentossido di diazoto è un solido cristallino, l'anidride dell'acido nitrico (HNO)₃), ed è la forma più ossidata, quindi, la maggior parte ossidante dell'azoto. Nella fase gassosa ha una struttura molecolare come illustrato dall'immagine, ma in una fase solida l'ossido è costituito da NO ioni₂⁺ e NO₃^-.

Quando idratato genera HNO₃ea più alte concentrazioni di acido l'ossigeno è principalmente protonato con carico parziale positivo -O⁺-H, accelerando le reazioni redox

riferimenti

1. askIITians. ((2006-2018)). askIITians. Estratto il 29 marzo 2018 da askIITians: askiitians.com
2. Encyclopaedia Britannica, Inc. (2018). Encyclopaedia Britannica. Estratto il 29 marzo 2018 da Encyclopaedia Britannica: britannica.com
3. Tox Town. (2017). Tox Town. Estratto il 29 marzo 2018 da Tox Town: toxtown.nlm.nih.gov
4. La professoressa Patricia Shapley. (2010). Ossidi di azoto nell'atmosfera. Università dell'Illinois. Estratto il 29 marzo 2018 da: butane.chem.uiuc.edu
5. Shiver e Atkins. (2008). Chimica inorganica in Gli elementi del gruppo 15. (Quarta edizione, pp. 361-366). Mc Graw Hill