АЗОТНИ ОКСИДИ (NOX): СЪСТАВИ И НОМЕНКЛАТУРИ - ХИМИЯ - 2026

На азотни оксиди са по същество газообразни неорганични съединения, съдържащи от азот и кислород. Неговата групова химична формула е NO _x, което показва, че оксидите имат различни съотношения на кислород и азот.

Азотни глави група 15 на периодичната таблица, докато кислородните глави група 16; и двата елемента са членове на период 2. Тази близост е причина, че в оксидите N - O връзките са ковалентни. По този начин връзките в азотните оксиди са ковалентни.

Всички тези връзки могат да бъдат обяснени с помощта на молекулярната орбитална теория, която разкрива парамагнетизма (несдвоен електрон в последната молекулна орбитала) на някои от тези съединения. От тях най-често срещаните съединения са азотен оксид и азотен диоксид.

Молекулата в горното изображение съответства на ъгловата структура в газовата фаза на азотния диоксид (NO ₂). За разлика от това, азотният оксид (NO) има линейна структура (като се има предвид sp хибридизацията и за двата атома).

Азотните оксиди са газове, произведени от много човешки дейности, от шофиране на превозно средство или пушене на цигари, до промишлени процеси, като замърсяване на отпадъците. Въпреки това, естествено NO се получава чрез ензимни реакции и светкавично действие при електрически бури: N ₂ (g) + O ₂ (g) => 2NO (g)

Високите температури на лъчите нарушават енергийната бариера, която предотвратява протичането на тази реакция при нормални условия. Каква енергийна бариера? Това образува чрез тройна N≡N на връзка, което прави N ₂ молекула инертен газ в атмосферата.

Окислителни числа за азот и кислород в техните оксиди

Електронната конфигурация за кислород е 2s ² 2p ⁴, като се нуждаят само от два електрона, за да завършат октета на своята валентна обвивка; тоест може да спечели два електрона и да има окислително число, равно на -2.

От друга страна, електронната конфигурация за азот е 2s ² 2p ³, като е в състояние да набере до три електрона, за да запълни валентния си октет; например, в случай на амоняк (NH ₃) има брой на окисляване равна -3. Но кислородът е много по-електроотрицателен от водорода и „принуждава“ азота да споделя своите електрони.

Колко електрона могат да споделят азота с кислорода? Ако разделите електрони във валентната обвивка един по един, ще достигнете границата от пет електрона, съответстваща на окислително число от +5.

Следователно, в зависимост от това колко връзки образува той с кислорода, окислителните числа на азота варират от +1 до +5.

Различни формулировки и номенклатури

Азотните оксиди, в увеличаващ се брой на азотните окислителни числа, са:

- N ₂ O, азотен оксид (+1)

- НЕ, азотен оксид (+2)

- N ₂ O ₃, динитрогенов триоксид (+3)

- NO ₂, азотен диоксид (+4)

- N ₂ O ₅, динитрогенен пентоксид (+5)

Азотен оксид (N ₂ O)

Пунктирани линии в структурата показват резонанс с двойна връзка. Както всички атоми, те имат SP ² хибридизация, молекулата е плоска, и молекулните взаимодействия са достатъчно ефективни за азот триоксид да съществува като синьо твърдо вещество под -101ºC. При по-високи температури се топи и се разделя на NO и NO ₂.

Защо се разграничава? Тъй като окислителните числа +2 и +4 са по-стабилни от +3, последните присъстват в оксида за всеки от двата азотни атома. Това отново може да се обясни със стабилността на молекулните орбитали в резултат на диспропорцията.

В изображението, от лявата страна на N ₂ O ₃ съответства на NO, а от дясната страна на NO ₂. Логично се получава от коалесценцията на предишните оксиди при много студени температури (-20 ° C). N ₂ O ₃ е азотиста киселина анхидрид (HNO ₂).

Азотен диоксид и тетроксид (NO

NO ₂ е реактивен, парамагнитен, кафяв или кафяв газ. Тъй като има неспарен електрон, той се димеризира (свързва) с друга газообразна молекула на NO ₂, за да образува азотен тетроксид, безцветен газ, създавайки равновесие между двата химични вида:

2NO ₂ (g) <=> N ₂ O ₄ (g)

Това е отровен и гъвкав окисляващ агент, способен да несъразмерно неговите редокс реакции в йоните (oxoanions) № на ₂ ^- и NO ₃ ^- (генериране на киселинните дъждове), или в NO.

По същия начин NO ₂ участва в сложни атмосферни реакции, причиняващи промени в концентрациите на озон (O ₃) на земни нива и в стратосферата.

Динитрогенен пентоксид (N

Когато хидратира, той генерира HNO ₃, а при по-високи концентрации на киселина кислородът се протонира главно с положителен частичен заряд -O ⁺ -H, ускорявайки редокс-реакциите

Препратки

1. askIITians. ((2006-2018)). askIITians. Получено на 29 март 2018 г. от askIITians: askiitians.com
2. Encyclopaedia Britannica, Inc. (2018). Енциклопедия Британика. Произведено на 29 март 2018 г. от Encyclopaedia Britannica: britannica.com
3. Tox Town. (2017). Tox Town. Произведено на 29 март 2018 г. от Tox Town: toxtown.nlm.nih.gov
4. Професор Патриша Шапли. (2010 г.). Азотни оксиди в атмосферата. Университета на Илинойс. Произведено на 29 март 2018 г. от: butane.chem.uiuc.edu
5. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. В Елементите на група 15. (четвърто издание, стр. 361-366). Mc Graw Hill