所述氮氧化物是选自氮和氧的含有基本气态无机化合物。其基团化学式为NO x,表明氧化物的氧氮比率不同。
元素周期表中的氮目组第15组,而氧元素组第16组;这两个元素都是周期2的成员。这种紧密性是造成氧化物中N-O键共价的原因。因此,氮氧化物中的键是共价的。
所有这些键都可以使用分子轨道理论来解释,该理论揭示了其中某些化合物的顺磁性(在最后一个分子轨道中不成对的电子)。其中,最常见的化合物是一氧化氮和二氧化氮。
上方图像中的分子对应于二氧化氮(NO 2)气相中的角结构。相反,一氧化氮(NO)具有线性结构(考虑两个原子的sp杂交)。
氮氧化物是许多人类活动产生的气体,从驾驶汽车或抽烟到工业过程(如污染废物)。但是,自然界中的NO是由雷暴中的酶促反应和雷电作用产生的:N 2(g)+ O 2(g)=> 2NO(g)
射线的高温打破了能垒,阻止了这种反应在正常条件下发生。什么能量屏障?由三键N = N形成的分子使N 2分子成为大气中的惰性气体。
氮和氧在其氧化物中的氧化数
氧的电子构型为2s 2 2p 4,仅需两个电子即可完成其化合价壳的八位位组。也就是说,它可以获得两个电子,并且氧化数等于-2。
另一方面,氮的电子构型为2s 2 2p 3,最多可以获取三个电子以填充其价八位位组。例如,在氨(NH 3)的情况下,其氧化数等于-3。但是氧比氢具有更大的负电性,并且“迫使”氮共享其电子。
氮可以与氧共享多少个电子?如果您在化合价壳中一层一层地共享电子,则将达到五个电子的极限,对应于+5的氧化数。
因此,取决于氮与氧形成的键数,氮的氧化数在+1到+5之间变化。
不同的配方和术语
氮氧化物按氮氧化数的增加顺序为:
-N 2 O,一氧化二氮(+1)
-一氧化氮(+2)
-N 2 O 3,三氧化二氮(+3)
-NO 2,二氧化氮(+4)
-N 2 O 5,五氧化二氮(+5)
一氧化二氮(N 2 O)
结构中的虚线表示双键共振。像所有原子一样,它们具有sp 2杂交,分子是扁平的,分子相互作用足以使三氧化氮在-101ºC以下以蓝色固体的形式存在。在较高的温度下,它熔化并分解成NO和NO 2。
为什么解离?因为+2和+4的氧化数比+3更稳定,所以对于两个氮原子中的每一个,后者都存在于氧化物中。同样,这可以由歧化所导致的分子轨道的稳定性来解释。
在图像中,N 2 O 3的左侧对应于NO,而右侧则对应于NO 2。从逻辑上讲,它是由先前的氧化物在非常冷的温度(-20ºC)上聚结产生的。N 2 O 3是亚硝酸酐(HNO 2)。
二氧化氮和四氧化二氮
NO 2是反应性,顺磁性,棕色或棕色气体。由于它具有不成对的电子,因此会与另一个NO 2气体分子二聚(结合)形成四氧化氮(一种无色气体),从而在两种化学物质之间建立平衡:
2NO 2(克)<=> N 2 O 4(克)
它是一种有毒的和通用的氧化剂,能够在不相称中的离子其氧化还原反应(含氧阴离子)NO 2 -和NO 3 - (产生酸雨),或在NO。
同样,NO 2参与复杂的大气反应,导致陆地水平和平流层中的臭氧(O 3)浓度发生变化。
五氧化二氮(N
水合时会生成HNO 3,在较高浓度的酸中,氧主要通过带正电的-O + -H 质子化,从而加速氧化还原反应
参考文献
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