Stickstoffoxide (NOx)

Was sind Stickstoffoxide?

Der Stickoxide Sie sind im Wesentlichen gasförmige anorganische Verbindungen, die Bindungen zwischen Stickstoff und Sauerstoffatomen enthalten. Seine gruppenchemische Formel ist nein_X, Dies zeigt an, dass Oxide unterschiedliche Sauerstoff- und Stickstoffanteile haben.

Stickstoffköpfe Gruppe 15 des Periodenzüchtertabels, während der Sauerstoff der Gruppe 16; Beide Elemente sind Mitglieder des Zeitraums 2. Diese Nähe ist die Ursache, die in den Oxiden die N-O-Bindungen von einem kovalenten Typ haben. Auf diese Weise sind Bindungen in Stickstoffoxiden kovalent.

Alle diese Bindungen können unter Verwendung der molekularen Orbitalentheorie erklärt werden, die den Paramagnetismus (ein Elektron im letzten molekularen Orbital verschwunden ist) einiger dieser Verbindungen zeigt. Von diesen sind die häufigsten Verbindungen Stickoxid und Stickstoffdioxid.

Das obere Bildmolekül entspricht der Winkelstruktur in der gasförmigen Phase von Stickstoffdioxid (NO₂). Im Gegensatz dazu hat Stickoxid (NO) eine lineare Struktur (unter Berücksichtigung der SP -Hybridisierung für beide Atome).

Stickstoffoxide sind Gase produkte menschliche Aktivitäten, vom Fahren eines Fahrzeugs oder des Rauchens von Zigaretten bis hin zu industriellen Prozessen wie Verschmutzungsabfällen. Natürlich wird es jedoch nicht durch enzymatische Reaktionen und Strahlenwirkung in Gewittern erzeugt: n₂(g) + oder₂(g) => 2no (g)

Die hohen Temperaturen der Strahlen brechen die Energiebarriere, die verhindert, dass diese Reaktion unter normalen Bedingungen auftritt. Welche Energiebarriere? Das bildet sich durch das dreifache Nutzungsverbindung, was das Molekül von n macht₂ Ein inertes Gas aus der Atmosphäre.

Oxidationszahlen für Stickstoff und Sauerstoff in seinen Oxiden

Die elektronische Konfiguration für Sauerstoff beträgt [He] 2s²2 p⁴, nur zwei Elektronen benötigen, um das Oktett seiner Valenzschicht zu vervollständigen; Das heißt, Sie können zwei Elektronen verdienen und eine Oxidationszahl von -2 haben.

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Andererseits beträgt die elektronische Konfiguration für Stickstoff [He] 2s²2 p³, in der Lage sein, bis zu drei Elektronen zu gewinnen, um den Oktett Valencia zu füllen; Zum Beispiel im Fall von Ammoniak (NH₃) hat eine Oxidationszahl von -3. Aber Sauerstoff ist viel elektronegativer als Wasserstoff und "Kräfte" Stickstoff, um seine Elektronen zu teilen.

Wie viele Elektronen können Stickstoff Sauerstoff teilen? Wenn Sie die Elektronen Ihrer Valenzschicht eins nach dem anderen teilen, erreicht sie die Grenze von fünf Elektronen, die einer Oxidationszahl von +5 entsprechen.

Infolgedessen variieren die Stickstoffoxidationszahlen je nachdem, wie viele Bindungen es mit Sauerstoff bildet, von +1 bis +5.

Verschiedene Formulierungen und Nomenklaturen

Stickstoffoxide sind in zunehmender Reihenfolge der Stickstoffoxidationszahlen:

- N₂Oder Lachgas (+1)

- Nein, Stickoxid (+2)

- N₂ENTWEDER₃, Dinitrogen -Trioxid (+3)

- NEIN₂, Stickstoffdioxid (+4)

- N₂ENTWEDER₅, Dinitrogenpentoxid (+5)

 Lachgas (n)₂ENTWEDER)

Lachgas (oder im Volksmund als Lachgas bekannt) ist ein farbloses Gas mit einem leichten süßen und kleinen reaktiven Geruch. Es kann als n n visualisiert werden₂ (blaue Kugeln), das an einem seiner Enden ein Sauerstoffatom hinzugefügt hat. Es wird durch die thermische Zersetzung von Nitratsalzen hergestellt und wird als Betäubung und Analgetikum verwendet.

Stickstoff hat eine Oxidationszahl von +1 in diesem Oxid, was bedeutet, dass er nicht sehr oxidiert ist und der Elektronenbedarf nicht drückt; Sie müssen jedoch nur zwei Elektronen (eine für jedes Stickstoff) gewinnen, um zum stabilen molekularen Stickstoff zu werden.

In Grund- und Säurelösungen sind die Reaktionen:

N₂Oder (g) + 2h⁺(Ac) + 2e^- => N₂(g) + h₂Oder (l)

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N₂Oder (g) + h₂Oder (l) + 2e^- => N₂(g) + 2OH^-(Ac)

Diese Reaktionen werden zwar thermodynamisch durch die Bildung des stabilen Moleküls n bevorzugt₂, Sie treten langsam vor und die Reagenzien, die das Elektronenpaar spenden.

Stickoxid (nein)

Dieses Oxid besteht aus farblosen, reaktiven und paramagnetischen Gas. Wie das Lachoxid zeigt es eine lineare molekulare Struktur, aber mit dem großen Unterschied, dass der Link n = oder auch einen dreifachen Linkcharakter aufweist.

Er oxidiert nicht schnell in der Luft, um nein zu produzieren₂, und erzeugen somit stabilere molekulare Orbitale mit einem mehr oxidierten Stickstoffatom (+4).

2no (g) + oder₂(g) => 2no₂(G)

Biochemische und physiologische Studien stehen hinter der gutartigen Rolle, die dieses Oxid in lebenden Organismen hat.

Es kann keine N-N-Bindungen mit einem anderen Molekül bilden, das nicht auf die Verlagerung des Elektrons im molekularen Orbital verschwunden ist, das mehr in Richtung des Sauerstoffatoms gerichtet ist (durch seine hohe Elektronegativität). Das Gegenteil geschieht mit dem Nein₂, Das kann gasförmige Dímeros bilden.

Stickstofftrioxid (n₂ENTWEDER₃)

Die gepunkteten Linien der Struktur zeigen eine Doppelbindungsresonanz an. Wie alle Atome haben sie SP -Hybridisierung², Das Molekül ist flach und molekulare Wechselwirkungen sind wirksam genug, damit Stickstofftrioxid als blauem Feststoff unter -101ºC existiert. Bei höheren Temperaturen schmilzt und dissoziiert sie in nein und nicht₂.

Warum dissoziiert? Da die Oxidationszahlen +2 und +4 stabiler sind als +3, geben letzteres für jedes der beiden Stickstoffatome im Oxid vor. Dies kann wiederum durch die Stabilität von molekularen Orbitalen erklärt werden, die sich aus Unverhältnissen ergeben.

Im Bild die linke Seite des n₂ENTWEDER₃ entspricht nein, während die rechte Seite von Nein₂. Logischerweise erzeugt es durch das Koaleszenz früherer Oxide bei sehr kalten Temperaturen (-20 ° C). Dann₂ENTWEDER₃ Es ist der Anhydrid der Lalsensäure (HNO₂).

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Stickstoffdioxid und Tetroxid (nein₂, N₂ENTWEDER₄)

Tut er nicht₂ Es ist ein braunes oder braunes, reagenz- und paramagnetisches Gas. Wie ein verschwundenes Elektron wird es mit einem anderen Gasmolekül von NO gemessen (Verbindung)₂ So bilden Sie Stickstofftetroxid, farbloses Gas, ein Gleichgewicht zwischen beiden chemischen Arten:

2₂(g) n₂ENTWEDER₄(G)

Es handelt sich₂^- und nicht₃^- (saurer Regen erzeugen) oder im Nein.

Ebenso das Nein₂ Es ist an komplexen atmosphärischen Reaktionen beteiligt, die Variationen der Ozonkonzentrationen verursachen (oder₃) bei terrestrischen Ebenen und Stratosphäre.

Dinitrogenpentoxid (N₂ENTWEDER₅)

Dinitrogenpentoxid ist ein kristallines Feststoffanhydrid von Salpetersäure (HNO₃), Und es ist der am meisten oxidierte Weg, daher mehr Oxidationsmittel von Stickstoff. In einer Gasphase zeigt sie eine molekulare Struktur, wie das Bild veranschaulicht, aber in fester Phase besteht das Oxid nicht aus Ionen₂⁺ und nicht₃^-.

Wenn es hydratisiert ist, erzeugt HNO₃, und bei höheren Konzentrationen von Säure -Sauerstoff wird hauptsächlich mit positiver partieller Last -OR protoniert⁺-H, Beschleunigung von Redoxreaktionen

Verweise

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