Ossidi di azoto (NOX)

Cosa sono gli ossidi di azoto?

IL ossido d'azoto Sono essenzialmente composti inorganici 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.

Gruppo di teste di azoto 15 della tavola periodica, mentre ossigeno il gruppo 16; Entrambi gli elementi sono membri del periodo 2. Questa vicinanza è la causa che negli ossidi i legami N-O sono di tipo covalente. In questo modo, i legami negli ossidi di azoto sono covalenti.

Tutti questi legami possono essere spiegati usando la teoria orbitale molecolare, che mostra il paramagnetismo (un elettrone è scomparso nell'ultimo orbitale molecolare) di alcuni di questi composti. Di questi, i composti più comuni sono l'ossido nitrico e il biossido di azoto.

La molecola dell'immagine superiore corrisponde alla struttura angolare nella fase gassosa di biossido di azoto (no₂). Al contrario, l'ossido nitrico (NO) ha una struttura lineare (considerando l'ibridazione SP per entrambi gli atomi).

Gli ossidi di azoto sono il prodotto di gas di molte attività umane, dalla guida di un veicolo o dal fumo di sigarette, a processi industriali come i rifiuti inquinanti. Tuttavia, naturalmente, non è prodotto dalle reazioni enzimatiche e dall'azione dei raggi nei temporali: n₂(g) + o₂(g) => 2no (g)

Le alte temperature dei raggi rompono la barriera energetica che impedisce che si verifichi questa reazione in condizioni normali. Quale barriera energetica? Che formata dal collegamento triplo Nppese, creando la molecola di n₂ Un gas inerte dall'atmosfera.

Numeri di ossidazione per azoto e ossigeno nei suoi ossidi

La configurazione elettronica per l'ossigeno è [lui] 2s²2 p⁴, Needing solo due elettroni per completare l'ottetto del suo strato di valenza; Cioè, puoi guadagnare due elettroni e avere un numero di ossidazione pari a -2.

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D'altra parte, la configurazione elettronica per azoto è [lui] 2s²2 p³, essere in grado di vincere fino a tre elettroni per riempire il suo ottetto di Valencia; Ad esempio, nel caso dell'ammoniaca (NH₃) ha un numero di ossidazione pari a -3. Ma l'ossigeno è molto più elettronegativo dell'idrogeno e "forze" azoto per condividere i suoi elettroni.

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

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

Formulazioni e nomenclature diverse

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

- N₂Oppure, ossido di azoto (+1)

- No, ossido nitrico (+2)

- N₂O₃, Triossido di dinitrogen (+3)

- NO₂, biossido di azoto (+4)

- N₂O₅, Dinitrogen pentossido (+5)

 Ossido di azoto (n₂O)

L'ossido di azoto (o popolarmente noto come il gas ridere) è un gas incolore, con un leggero odore dolce e reattivo. Può essere visualizzato come un n₂ (sfere blu) che ha aggiunto un atomo di ossigeno a una delle sue estremità. È preparato dalla decomposizione termica dei sali di nitrato ed è usato 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 domanda di elettroni non sta pressando; Tuttavia, devi solo vincere due elettroni (uno per ogni azoto) per diventare l'azoto molecolare stabile.

Nelle soluzioni di base e acide le reazioni sono:

N₂O (g) + 2h⁺(AC) + 2E^- => N₂(g) + H₂O (l)

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N₂O (g) + h₂O (l) + 2e^- => N₂(g) + 2oh^-(AC)

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 di riduzione molto forte.

Ossido nitrico (no)

Questo ossido è costituito da un gas incolore, reattivo e paramagnetico. Come il protossido di azoto, presenta una struttura molecolare lineare, ma con la grande differenza che il collegamento n = o ha anche un carattere a triplo collegamento.

Non si ossida rapidamente nell'aria per produrre no₂, e quindi genera orbitali molecolari più stabili con un atomo di azoto più ossidato (+4).

2no (g) + o₂(g) => 2no₂(G)

Gli studi biochimici e fisiologici sono dietro il ruolo benigno che questo ossido ha negli organismi viventi.

Non può formare legami N-N con un'altra molecola non dovuta al trasferimento dell'elettrone scomparso nell'orbitale molecolare, che è diretto più verso l'atomo di ossigeno (dalla sua elevata elettronegatività). Il contrario accade con il no₂, che può formare dímeros gassoso.

Triossido di azoto (n₂O₃)

Le linee tratteggiate della struttura indicano la risonanza a doppio legame. Come tutti gli atomi, hanno l'ibridazione SP², La molecola è piatta e le interazioni molecolari sono abbastanza efficaci da consentire al triossido di azoto come solido blu inferiore a -101ºC. A temperature più elevate si scioglie e si dissociano in no e no₂.

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

Nell'immagine, il lato sinistro della n₂O₃ corrisponde a no, mentre il lato destro del no₂. Logicamente, è prodotto dalla coalescenza di ossidi precedenti a temperature molto fredde (-20 ° C). Poi₂O₃ È l'anidride dell'acido nitroso (HNO₂).

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Biossido di azoto e tetroxide (no₂, N₂O₄)

Lui non₂ È un gas marrone o marrone, reagente e paramagnetico. Come elettrone scomparso, viene misurato (collegamento) con un'altra molecola di gas di NO₂ Formare tetroxide azoto, gas incolore, stabilendo un equilibrio tra le due specie chimiche:

2₂(g) n₂O₄(G)

È un agente ossidante velenoso e versatile, in grado di sproporzionarsi nelle sue reazioni redox sugli ioni (oxoanions)₂^- e non₃^- (generazione di pioggia acida) o nel no.

Allo stesso modo, il no₂ È coinvolto in reazioni atmosferiche complesse che causano variazioni nelle concentrazioni di ozono (o₃) a livelli terrestri e stratosfera.

Pentossido di dinitrogen (N₂O₅)

Il penentossido di dinitrogeno è un solido cristallino, anidride di acido nitrico (HNO₃), Ed è il modo più ossidato, quindi più ossidante di azoto. In una fase gassosa presenta una struttura molecolare come illustra l'immagine, ma in fase solida l'ossido è costituito da ioni non₂⁺ e non₃^-.

Quando è idratato genera HNO₃, e a concentrazioni più elevate di ossigeno acido sono principalmente protonati con carico parziale positivo -o⁺-H, accelerare le reazioni redox

Riferimenti

1. Askiitsians. ((2006-2018)). Askiitsians. Estratto il 29 marzo 2018 da Askiitiians: Askiitsians.com
2. Enciclopedia Britannica, Inc. (2018). Britannica Enciclopedia. Estratto il 29 marzo 2018 da Britannica Encyclopaedia: Britannica.com
3. Tox Town. (2017). Tox Town. Estratto il 29 marzo 2018 da Tox Town: Toxtown.Nlm.NIH.Gov
4. Professore Patricia Shaley. (2010). Ossidi di azoto nell'atmosfera. Università dell'Illinois. Estratto il 29 marzo 2018 da: Butane.Chimica.Uiuc.Edu
5. SHIVER & ATKINS. (2008). Chimica inorganica. In Gli elementi del gruppo 15. (quarta edizione., P. 361-366). Mc Graw Hill