חנקן Valencias תצורה אלקטרונית מרוכבים



ה חנקן חנקן הם נעים בין -3, כמו באמוניה ובאמינים, ל -5+ כמו בחומצה חנקתית (Tyagi, 2009). אלמנט זה אינו מרחיב כמויות אחרות.

אטום החנקן הוא אלמנט כימי עם מספר אטומי 7 והאלמנט הראשון של הקבוצה 15 (לשעבר VA) של הטבלה המחזורית. הקבוצה מורכבת מחנקן (N), זרחן (P), ארסן (כמו), אנטימון (Sb), ביסמוט (Bi) ו moscovium (Mc).

האלמנטים חולקים דמיון כללי מסוים בהתנהגות כימית, אם כי הם נבדלים מבחינה כימית זה מזה. קווי דמיון אלו משקפים מאפיינים משותפים של המבנים האלקטרוניים של האטומים שלהם (Sanderson, 2016).

חנקן קיים כמעט בכל החלבונים וממלא תפקיד חשוב ביישומים ביוכימיים ויישומים תעשייתיים. חנקן יוצר קשרים חזקים בשל יכולתו ליצור קשר משולש עם אטום חנקן אחר ואלמנטים אחרים.

לכן, יש כמות גדולה של אנרגיה תרכובות חנקן. לפני 100 שנה, מעט היה ידוע על חנקן. עכשיו, חנקן נפוץ כדי לשמור על מזון, וכן דשן (Wandell, 2016).

תצורה אלקטרונית וערכים

באטום, האלקטרונים ממלאים את הרמות השונות בהתאם לאנרגיות שלהם. האלקטרונים הראשונים ממלאים את רמות האנרגיה הנמוכות ואז עוברים לרמת אנרגיה גבוהה יותר.

רמת האנרגיה החיצונית ביותר באטום ידועה כקליפת הערכיות והאלקטרונים המונחים בקליפה זו ידועים כאלקטרונים של valence.

אלקטרונים אלה נמצאים בעיקר בהיווצרות של קשרים ובתגובה הכימית עם אטומים אחרים. לכן, אלקטרונים הערכיות אחראים על תכונות כימיות ופיסיקליות שונות של אלמנט (Valence Electrons, S.F.).

לחנקן, כאמור, יש מספר אטומי של Z = 7. משמעות הדבר היא כי האלקטרונים שלך מילוי רמות האנרגיה שלך, או תצורה אלקטרונית, הוא 1S2 2S2 2P3.

יש לזכור כי בטבע, אטומים תמיד מבקשים לקבל את תצורה אלקטרונית של גזים אצילים או על ידי ניצחון, אובדן או שיתוף אלקטרונים.

במקרה של חנקן, הגז האציל שהוא מבקש לקבל תצורה אלקטרונית הוא ניאון, אשר מספר האטום הוא Z = 10 (1S2 2S2 2P6) והליום, שמספרם האטומי הוא Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013).

דרכים שונות חנקן יש לשלב ייתן לו את הערכיות שלה (או מצב חמצון). במקרה הספציפי של חנקן, להיות בתקופה השנייה של הטבלה המחזורית, הוא אינו מסוגל להרחיב את שכבת הערכיות שלה כמו לעשות את האלמנטים האחרים של הקבוצה שלך.

זה צפוי כי יש לו valences של -3, +3 ו +5. עם זאת, חנקן יש מדינות valence החל -3, כמו אמוניה ואמינים, כדי +5, כמו חומצה חנקתית. (Tyagi, 2009).

תורת הקשר של הערבות מסייעת להסביר את היווצרותם של תרכובות, על פי התצורה האלקטרונית של חנקן למצב חמצון נתון. לשם כך עלינו לקחת בחשבון את מספר האלקטרונים בשכבת הערכיות וכמה נדרש כדי לרכוש תצורה גז אצילי.

תרכובות חנקן

בהתחשב במספר הרב של מדינות החמצון, חנקן יכול ליצור מספר רב של תרכובות. במקרה הראשון, עלינו לזכור כי במקרה של חנקן מולקולרי, מעצם הגדרת הערכיות שלה הוא 0.

מצב החמצון של -3 הוא אחד הנפוצים ביותר עבור האלמנט. דוגמאות של תרכובות עם מצב זה של חמצון הן אמוניה (NH3), אמינים (R3N), יון אמוניום (NH)4+), את imines (C = N-R) ואת nitriles (C≡N).

מצב החמצון -2, החנקן נשאר עם 7 אלקטרונים במעטפת הערכיות. זה מספר מוזר של אלקטרונים בקליפה הערכיות מסביר מדוע תרכובות עם מצב חמצון זה יש קישור גישור בין שני חנקן. דוגמאות של תרכובות עם מצב חמצון זה הידרזינים (R2-N-N-R2) ו hydrazones (C = N-N-R)2).

במצב החמצון -1, חנקן נשאר עם 6 אלקטרונים בקליפת הערכיות. דוגמה של תרכובות חנקן עם זה valence הם hydroxyl אמין (R2NOH) ותרכובות האזו (RN = NR).

במצבי חימצון חיובי, חנקן קשורה בדרך כלל אטומי חמצן ליצירת תחמוצות, oxisols או oxacids. במקרה של מצב חמצון 1, חנקן יש 4 אלקטרונים פגז הערכיות שלה.

דוגמאות של תרכובות עם valence זה הם תחמוצת דיניטרוגן או גז צחוק (N2O) ותרכובות חנקן (R = NO) (Reusch, מדינות חמצון של חנקן, 2015).

במקרה של מצב החימצון של +2, דוגמה אחת היא תחמוצת חנקן או תחמוצת החנקן (NO), גז חסר צבע המיוצר על ידי התגובה של מתכות עם חומצה חנקתית מדולל. מתחם זה הוא רדיקלים חופשיים מאוד לא יציב שכן הוא מגיב עם O2 באוויר כדי ליצור את הגז NO2.

ניטריט (NO2-) בפתרון בסיסי וחומצה חנקתית (HNO)2) בפתרון חומצה הן דוגמאות של תרכובות עם מצב חימצון +3. אלה עשויים להיות חמצון סוכנים בדרך כלל לייצר NO (G) או צמצום סוכנים כדי ליצור את יון חנקה.

דיניטרוגן תלת-חמצני (N2הו3) וקבוצת הניטרו (R-NO2) הם דוגמאות אחרות של תרכובות חנקן עם הערכיות +3.

דו תחמוצת החנקן (NO2) או דו תחמוצת חנקן הוא תרכובת חנקן עם עמידה +4. זהו גז חום בדרך כלל המיוצר על ידי התגובה של חומצה חנקת מרוכזת עם מתכות רבות. דימרייז ליצירת N2הו4.

ב +5 המדינה אנו מוצאים חנקות וחומצה חנקתית שהם חומרים חמצון בפתרונות חומציים. במקרה זה, חנקן יש 2 אלקטרונים פגז הערכון, אשר נמצאים במסלול 2S. (מצבי חמצון של חנקן, S.F.).

יש גם תרכובות כגון nitrosilazide ו triitide דיניטרוגן שבו חנקן יש מספר מצבי חמצון במולקולה. במקרה של nitrosilazide (N4O) חנקן יש valence -1, 0, + 1 ו -2; ובמקרה של triitide דיניטרוגן, יש לו valence +2 ו -4.

המינון של תרכובות חנקן

לנוכח המורכבות של הכימיה של תרכובות חנקן, המינוח המסורתי לא היה מספיק כדי לנקוב בשמם, שלא לדבר על לזהות אותם כראוי. זו הסיבה, בין השאר, לאיחוד הבינלאומי של כימיה טהורה ויישומית (IUPAC עבור ראשי התיבות שלה באנגלית), יצרנו נומנקלטורה שיטתית שבה התרכובות נקראות על פי כמות האטומים שהן מכילות.

זה מועיל כשמדובר מתן שמות תחמוצות חנקן. לדוגמה תחמוצת החנקן יהיה שם חד תחמוצת חנקן וחנקן תחמוצת (NO) חד חמצני חד חמצני (N)2O).

בנוסף, בשנת 1919, כימאי גרמני אלפרד סטוק פיתחה שיטה שם התרכובות הכימיות על בסיס מצב החמצון, אשר נכתב בספרות רומיות סגורה בסוגריים. כך, למשל תחמוצת החנקן תחמוצת החנקן ייקרא תחמוצת חנקן (II) ו תחמוצת חנקן (I) בהתאמה (IUPAC, 2005).

הפניות

  1. (2005). המינוח של כימיה אי - אורגנית המלצות IUPAC 2005. מקור: iupac.org.
  2. מצבי חמצון של חנקן. (S.F.). משוחזר מ kpu.ca.
  3. Reusch, W. (2013, 5 במאי). תצורות אלקטרונים בטבלה המחזורית. מתוך chemistry.msu.edu.
  4. Reusch, W. (2015, 8 אוגוסט). חמצון מדינות חנקן. מאוחזר מ chem.libretexts.org.
  5. סנדרסון, ר 'ט. (2016, 12 בדצמבר). אלמנט קבוצת חנקן. שחזר מ britannica.com.
  6. Tyagi, V. P. (2009). כימיה חיונית. מעדן חדש: רטנה סגר.
  7. ואלנס אלקטרונים. (S.F.). משוחזר מ.
  8. Wandell, A. (2016, 13 בדצמבר). כימיה של חנקן. מאוחזר מ chem.libretexts.org.