การกำหนดค่าและองค์ประกอบทางอิเล็กทรอนิกส์ของไนโตรเจน Valencias



ไนโตรเจนวาเลนซ์ พวกมันมีค่าตั้งแต่ -3 เช่นเดียวกับในแอมโมเนียและเอมีนถึง +5 เช่นเดียวกับในกรดไนตริก (Tyagi, 2009) องค์ประกอบนี้ไม่ได้ขยายความสามารถเหมือนคนอื่น ๆ.

อะตอมไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 7 และองค์ประกอบแรกของกลุ่ม 15 (ชื่อเดิมคือ VA) ของตารางธาตุ กลุ่มประกอบด้วยไนโตรเจน (N), ฟอสฟอรัส (P), สารหนู (As), พลวง (Sb), บิสมัท (Bi) และ moscovium (Mc).

องค์ประกอบมีความคล้ายคลึงกันโดยทั่วไปในพฤติกรรมทางเคมีแม้ว่าจะมีความแตกต่างทางเคมีอย่างชัดเจนจากกันและกัน ความคล้ายคลึงกันเหล่านี้สะท้อนให้เห็นถึงลักษณะทั่วไปของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม (Sanderson, 2016).

ไนโตรเจนมีอยู่ในโปรตีนเกือบทั้งหมดและมีบทบาทสำคัญในการประยุกต์ใช้ทางชีวเคมีและอุตสาหกรรม ไนโตรเจนสร้างพันธะที่แข็งแกร่งเนื่องจากความสามารถในการสร้างพันธะสามกับอะตอมไนโตรเจนอื่นและองค์ประกอบอื่น ๆ.

ดังนั้นจึงมีพลังงานจำนวนมากในสารประกอบไนโตรเจน ก่อนหน้านี้เมื่อ 100 ปีก่อนไม่ค่อยมีใครรู้จักไนโตรเจน ตอนนี้ไนโตรเจนถูกนำมาใช้เพื่อการอนุรักษ์อาหารและเป็นปุ๋ย (Wandell, 2016).

โครงแบบอิเล็กทรอนิกส์และวาเลนซ์

ในอะตอมอิเล็กตรอนจะเติมระดับที่แตกต่างกันตามพลังงาน อิเล็กตรอนตัวแรกจะเติมระดับพลังงานต่ำและจากนั้นเลื่อนไปที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น.

ระดับพลังงานภายนอกมากที่สุดในอะตอมเรียกว่าวาเลนซ์เชลล์และอิเล็กตรอนที่อยู่ในเชลล์นี้เรียกว่าวาเลนซ์อิเล็กตรอน.

อิเล็กตรอนเหล่านี้ส่วนใหญ่พบในการก่อตัวของพันธะและปฏิกิริยาทางเคมีกับอะตอมอื่น ๆ ดังนั้นวาเลนซ์อิเล็กตรอนมีหน้าที่รับผิดชอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพขององค์ประกอบต่าง ๆ (Valence Electrons, S.F. ).

ไนโตรเจนดังกล่าวก่อนหน้านี้มีเลขอะตอมของ Z = 7 นี่ก็หมายความว่าอิเล็กตรอนของคุณบรรจุในระดับพลังงานของคุณหรือการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์คือ 1S2 2S2 2P3.

จะต้องจำไว้ว่าในธรรมชาติอะตอมมักจะพยายามกำหนดรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ของก๊าซมีตระกูลด้วยการชนะแพ้หรือแบ่งปันอิเล็กตรอน.

ในกรณีของไนโตรเจนก๊าซมีตระกูลที่พยายามมีโครงแบบอิเล็กทรอนิกส์คือนีออนซึ่งเลขอะตอมคือ Z = 10 (1S2 2S2 2P6) และฮีเลียมซึ่งมีเลขอะตอมคือ Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013).

วิธีต่างๆในการรวมไนโตรเจนจะทำให้มันมีความจุ (หรือสถานะออกซิเดชัน) ในกรณีเฉพาะของไนโตรเจนที่อยู่ในช่วงที่สองของตารางธาตุไม่สามารถขยายเลเยอร์เลเยอร์ของมันเช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่น ๆ ของกลุ่มของคุณ.

คาดว่าจะมีความจุของ -3, +3 และ +5 อย่างไรก็ตามไนโตรเจนมีสถานะวาเลนซ์ตั้งแต่ -3 ในแอมโมเนียและเอมีนถึง +5 เช่นเดียวกับในกรดไนตริก (Tyagi, 2009).

ทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ช่วยอธิบายการก่อตัวของสารประกอบตามการกำหนดรูปแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ของไนโตรเจนสำหรับสถานะออกซิเดชั่นที่กำหนด สำหรับเรื่องนี้เราจะต้องคำนึงถึงจำนวนอิเล็กตรอนในเลเยอร์เลเยอร์และจำเป็นต้องใช้จำนวนเท่าไรในการได้รับการกำหนดค่าของก๊าซมีตระกูล.

สารประกอบไนโตรเจน

เมื่อพิจารณาจากสถานะออกซิเดชันจำนวนมากไนโตรเจนสามารถสร้างสารประกอบจำนวนมากได้ ในตัวอย่างแรกเราต้องจำไว้ว่าในกรณีของโมเลกุลไนโตรเจนโดยคำจำกัดความความจุของมันคือ 0.

สถานะออกซิเดชันของ -3 เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบมากที่สุด ตัวอย่างของสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชันคือแอมโมเนีย (NH3), เอมีน (R3N), แอมโมเนียมไอออน (NH)4+), imines (C = N-R) และ nitriles (C≡N).

สถานะออกซิเดชัน -2 ไนโตรเจนจะถูกทิ้งไว้กับ 7 อิเล็กตรอนในเปลือกวาเลนซ์ จำนวนอิเล็กตรอนแปลก ๆ ในเปลือกวาเลนซ์อธิบายว่าทำไมสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชั่นนี้มีการเชื่อมโยงเชื่อมระหว่างสองไนโตรเจน ตัวอย่างของสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชั่นนี้คือไฮดราซีน (R2-N-N-R2) และไฮดราโซน (C = N-N-R)2).

ในสถานะออกซิเดชัน -1 ไนโตรเจนจะเหลือ 6 อิเล็กตรอนในวาเลนซ์เชลล์ ตัวอย่างของสารประกอบไนโตรเจนที่มีความจุนี้คือไฮดรอกซิลเอมีน (R2NOH) และสารประกอบ azo (RN = NR).

ในสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกไนโตรเจนมักจะถูกพันธะกับอะตอมออกซิเจนในรูปแบบออกไซด์, ออกซิลหรือออกไซด สำหรับกรณีของสถานะออกซิเดชัน +1 ไนโตรเจนจะมีอิเล็กตรอน 4 ตัวในเปลือกวาเลนซ์.

ตัวอย่างของสารประกอบที่มีความจุนี้คือไดนิโตเจนออกไซด์หรือก๊าซหัวเราะ (N2O) และสารประกอบไนตรัส (R = NO) (Reusch, สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน, 2015).

สำหรับกรณีที่สถานะออกซิเดชันของ +2 ตัวอย่างหนึ่งคือไนโตรเจนออกไซด์หรือไนตริกออกไซด์ (NO) ซึ่งเป็นก๊าซไม่มีสีที่เกิดจากปฏิกิริยาของโลหะที่มีกรดไนตริกเจือจาง สารประกอบนี้เป็นอนุมูลอิสระที่ไม่เสถียรอย่างมากเนื่องจากมันทำปฏิกิริยากับ O2 ในอากาศในรูปแบบไม่มีก๊าซ2.

ไนไตรต์2-) ในสารละลายพื้นฐานและกรดไนตรัส (HNO)2) ในสารละลายกรดเป็นตัวอย่างของสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชัน +3 สารเหล่านี้อาจเป็นตัวออกซิไดซ์เพื่อสร้าง NO (g) หรือตัวรีดิวซ์เพื่อสร้างไอออนไนเตรต.

Dinitrogen trioxide (N2O3) และกลุ่มไนโตร (R-NO2) เป็นตัวอย่างอื่นของสารประกอบไนโตรเจนที่มีวาเลนซ์ +3.

ไนตริกออกไซด์2) หรือไนโตรเจนไดออกไซด์เป็นสารประกอบไนโตรเจนที่มีวาเลนซ์ +4 มันเป็นก๊าซสีน้ำตาลที่ผลิตโดยทั่วไปโดยปฏิกิริยาของกรดไนตริกเข้มข้นกับโลหะจำนวนมาก ลดขนาดลงเป็น N2O4.

ในสถานะ +5 เราพบว่าไนเตรตและกรดไนตริกซึ่งเป็นตัวออกซิไดซ์ในสารละลายที่เป็นกรด ในกรณีนี้ไนโตรเจนมี 2 อิเล็กตรอนในวาเลนซ์เชลล์ซึ่งอยู่ในวงโคจร 2S (สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน, S.F. ).

นอกจากนี้ยังมีสารประกอบเช่น nitrosilazide และ dinitrogen trioxide ที่ไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันหลายอย่างในโมเลกุล ในกรณีของ nitrosilazide (N4O) ไนโตรเจนมีวาเลนซ์ -1, 0, + 1 และ +2; และในกรณีของ dinitrogen trioxide จะมีวาเลนซ์ +2 และ +4.

ศัพท์เฉพาะของสารประกอบไนโตรเจน

ด้วยความซับซ้อนของสารเคมีของสารประกอบไนโตรเจนระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมก็ไม่เพียงพอที่จะตั้งชื่อพวกมัน นั่นคือเหตุผลว่าด้วยเหตุผลอื่นสหภาพระหว่างประเทศของเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ (IUPAC สำหรับตัวย่อของมันในภาษาอังกฤษ) สร้างระบบการตั้งชื่ออย่างเป็นระบบที่สารประกอบถูกตั้งชื่อตามปริมาณของอะตอมที่พวกเขามี.

สิ่งนี้มีประโยชน์เมื่อพูดถึงการตั้งชื่อไนโตรเจนออกไซด์ ตัวอย่างเช่นไนตริกออกไซด์จะมีชื่อว่าไนโตรเจนมอนนอกไซด์และไนตรัสออกไซด์ (NO) ไดนิโตรเจนโมโนออกไซด์ (N)2O).

นอกจากนี้ในปี ค.ศ. 1919 นักเคมีชาวเยอรมัน Alfred Stock ได้พัฒนาวิธีการตั้งชื่อสารประกอบทางเคมีตามสถานะออกซิเดชันซึ่งเขียนด้วยตัวเลขโรมันที่อยู่ในวงเล็บ ตัวอย่างเช่นไนตริกออกไซด์และไนตรัสออกไซด์จะเรียกว่าไนโตรเจนออกไซด์ (II) และไนโตรเจนออกไซด์ (I) ตามลำดับ (IUPAC, 2005).

การอ้างอิง

  1. (2005). ลักษณะเฉพาะของข้อเสนอแนะทางเคมีเชิงเคมี IUPAC 2005. สืบค้นจาก iupac.org.
  2. สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน. ( S.F. ) กู้คืนจาก kpu.ca.
  3. Reusch, W. (2013, 5 พฤษภาคม). การกำหนดค่าอิเล็กตรอนในตารางธาตุ. สืบค้นจากวิชาเคมี. su.edu.
  4. Reusch, W. (2015, 8 สิงหาคม). สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน. สืบค้นจาก chem.libretexts.org.
  5. Sanderson, R. T. (2016, 12 ธันวาคม). องค์ประกอบกลุ่มไนโตรเจน. กู้คืนจาก britannica.com.
  6. Tyagi, V. P. (2009). เคมีที่จำเป็น. ใหม่ Deli: Ratna Sagar.
  7. วาเลนซ์อิเล็กตรอน. ( S.F. ) กู้คืนจากเคมี.tutorvista.com.
  8. Wandell, A. (2016, 13 ธันวาคม). เคมีของไนโตรเจน. สืบค้นจาก chem.libretexts.org.