ОКСИДЫ АЗОТА (NOX): СОСТАВЫ И НОМЕНКЛАТУРА - ХИМИЯ - 2026

В оксиды азота , по существу , газообразные неорганические соединения , содержащие от азота и кислорода. Его групповая химическая формула - NO _x , что указывает на различное соотношение кислорода и азота в оксидах.

Азот возглавляет группу 15 в периодической таблице, а кислород - группу 16; оба элемента являются членами периода 2. Эта близость является причиной того, что в оксидах связи N - O ковалентны. Таким образом, связи в оксидах азота ковалентны.

Все эти связи можно объяснить с помощью теории молекулярных орбиталей, которая раскрывает парамагнетизм (неспаренный электрон на последней молекулярной орбитали) некоторых из этих соединений. Из них наиболее распространены оксид азота и диоксид азота.

Молекула на верхнем изображении соответствует угловой структуре в газовой фазе диоксида азота (NO ₂ ). Напротив, оксид азота (NO) имеет линейную структуру (с учетом sp-гибридизации для обоих атомов).

Оксиды азота - это газы, образующиеся в результате многих видов деятельности человека, от вождения автомобиля или курения сигарет до промышленных процессов, таких как загрязнение отходов. Однако в природе NO образуется в результате ферментативных реакций и воздействия молнии во время грозы: N ₂ (г) + O ₂ (г) => 2 NO (г).

Высокая температура лучей разрушает энергетический барьер, препятствующий этой реакции в нормальных условиях. Какой энергетический барьер? Он образован тройной связью N≡N, что делает молекулу N ₂ инертным газом в атмосфере.

Показатели окисления азота и кислорода в их оксидах

Электронная конфигурация кислорода - 2s ² 2p ⁴ , для завершения октета его валентной оболочки требуется всего два электрона; то есть он может получить два электрона и иметь степень окисления, равную -2.

С другой стороны, электронная конфигурация азота - 2s ² 2p ³ , способная получить до трех электронов для заполнения своего валентного октета; например, в случае аммиака (NH ₃ ) его степень окисления равна -3. Но кислород гораздо более электроотрицателен, чем водород, и «заставляет» азот делиться своими электронами.

Сколько электронов азот может разделить с кислородом? Если вы разделите электроны в валентной оболочке один за другим, вы достигнете предела в пять электронов, что соответствует степени окисления +5.

Следовательно, в зависимости от того, сколько связей он образует с кислородом, степень окисления азота варьируется от +1 до +5.

Различные рецептуры и номенклатуры

Оксиды азота в порядке возрастания степени окисления азота:

- N ₂ O, закись азота (+1)

- NO, оксид азота (+2)

- N ₂ O ₃ , диоксид азота (+3)

- NO ₂ , диоксид азота (+4)

- N ₂ O ₅ , пятиокись азота (+5)

Закись азота (N ₂ O)

Пунктирные линии в структуре указывают на резонанс двойной связи. Как и все атомы, они имеют sp ² -гибридизацию , молекула плоская, а молекулярные взаимодействия достаточно эффективны, чтобы триоксид азота существовал в виде голубого твердого вещества при температуре ниже -101 ° C. При более высоких температурах он плавится и диссоциирует на NO и NO ₂ .

Почему диссоциирован? Поскольку степени окисления +2 и +4 более стабильны, чем +3, последний присутствует в оксиде для каждого из двух атомов азота. Это, опять же, можно объяснить стабильностью молекулярных орбиталей в результате диспропорции.

На изображении левая сторона N ₂ O ₃ соответствует NO, а правая сторона - NO ₂ . Логично, что это происходит за счет слияния предыдущих оксидов при очень низких температурах (-20ºC). N ₂ O ₃ представляет собой ангидрид азотистой кислоты (HNO ₂ ).

Двуокись азота и четырехокись азота (НЕТ

NO ₂ - это реактивный парамагнитный газ коричневого или коричневого цвета. Поскольку он имеет неспаренный электрон, он димеризуется (связывается) с другой газообразной молекулой NO ₂ с образованием четырехокиси азота, бесцветного газа, устанавливая равновесие между двумя химическими частицами:

2NO ₂ (г) <=> N ₂ O ₄ (г)

Это ядовитый и универсальный окислитель, способный диспропорционировать в своих окислительно-восстановительных реакциях в ионах (оксоанионах) NO ₂ ^- и NO ₃ ^- (генерирующих кислотные дожди) или в NO.

Точно так же NO ₂ участвует в сложных атмосферных реакциях, вызывая колебания концентраций озона (O ₃ ) на земных уровнях и в стратосфере.

Пятиокись азота (N

Когда он гидратируется, он генерирует HNO ₃ , и при более высоких концентрациях кислоты кислород в основном протонируется с положительным частичным зарядом -O ⁺ -H, ускоряя окислительно-восстановительные реакции.

Ссылки

1. askIITians. ((2006-2018)). спросите IITians. Получено 29 марта 2018 г. с сайта askIITians: askiitians.com.
2. Энциклопедия Britannica, Inc. (2018). Британская энциклопедия. Получено 29 марта 2018 г. из Encyclopaedia Britannica: britannica.com.
3. Токс-Таун. (2017). Токс-Таун. Получено 29 марта 2018 г. из Tox Town: toxtown.nlm.nih.gov.
4. Профессор Патрисия Шепли. (2010). Оксиды азота в атмосфере. Университет Иллинойса. Получено 29 марта 2018 г. с сайта butane.chem.uiuc.edu.
5. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. В элементах 15 группы. (Изд. Четвертое, с. 361-366). Mc Graw Hill