窒素酸化物は窒素と酸素を含有する本質的にガス状無機化合物です。そのグループ化学式はNO xであり、酸化物の酸素と窒素の比率が異なることを示しています。
窒素は周期律表のグループ15に向かい、酸素はグループ16に向かいます。どちらの元素も期間2のメンバーです。この近接性が、酸化物ではN – O結合が共有結合である原因です。したがって、窒素酸化物の結合は共有結合です。
これらすべての結合は、分子軌道理論を使用して説明できます。これは、これらの化合物のいくつかの常磁性(最後の分子軌道における不対電子)を明らかにします。これらのうち、最も一般的な化合物は一酸化窒素と二酸化窒素です。
上の画像の分子は、二酸化窒素(NO 2)の気相の角度構造に対応しています。対照的に、一酸化窒素(NO)は線形構造(両方の原子のspハイブリダイゼーションを考慮)です。
窒素酸化物は、自動車の運転やタバコの喫煙から、廃棄物の汚染などの工業プロセスまで、多くの人間の活動によって生成されるガスです。しかし、当然NOは雷雨に酵素反応及び雷作用によって生成される:N 2(G)+ O 2(G)=> 2NO(G)
光線の高温は、この反応が通常の条件下で発生するのを防ぐエネルギー障壁を破ります。どのようなエネルギー障壁?三重結合N≡Nによって形成され、N 2分子を大気中の不活性ガスにします。
酸化物中の窒素と酸素の酸化数
酸素の電子配置は2s 2 2p 4であり、価電子殻のオクテットを完成させるために必要な電子は2つだけです。つまり、2つの電子を獲得し、酸化数は-2になります。
一方、窒素の電子配置は2s 2 2p 3であり、最大3つの電子を獲得してその価数オクテットを満たすことができます。たとえば、アンモニア(NH 3)の場合、酸化数は-3です。しかし、酸素は水素よりも電気陰性度が高く、窒素を「強制」して電子を共有させます。
窒素は酸素と何個の電子を共有できますか?原子価殻の電子を1つずつ共有すると、酸化数+5に対応する5つの電子の制限に達します。
その結果、それが酸素と形成する結合の数に応じて、窒素の酸化数は+1から+5まで変化します。
さまざまな処方と命名法
窒素酸化物は、窒素酸化数の昇順で、次のとおりです。
-N 2 O、亜酸化窒素(+1)
-NO、一酸化窒素(+2)
-N 2 O 3、三酸化二窒素(+3)
-NO 2、二酸化窒素(+4)
-N 2 O 5、五酸化二窒素(+5)
亜酸化窒素(N 2 O)
構造内の点線は二重結合共鳴を示します。すべての原子と同様に、それらはsp 2ハイブリダイゼーションを持ち、分子はフラットであり、分子相互作用は三酸化窒素が-101ºC以下で青い固体として存在するのに十分効果的です。高温になると溶けてNOとNO 2に解離します。
なぜ分離するのですか?酸化数+2と+4は+3よりも安定しているため、後者は2つの窒素原子それぞれの酸化物に存在します。これも、不均衡に起因する分子軌道の安定性によって説明できます。
画像では、N 2 O 3の左側がNOに対応し、右側がNO 2に対応しています。理論的には、非常に低温(-20ºC)で以前の酸化物が合体して生成されます。N 2 O 3は亜硝酸無水物(HNO 2)です。
二酸化窒素と四酸化窒素(NO
NO 2は、反応性の常磁性の茶色または茶色のガスです。対になっていない電子を持っているため、別のガス状のNO 2分子と二量体化(結合)して、無色のガスである四酸化窒素を形成し、両方の化学種の間の平衡を確立します。
2NO 2(g)<=> N 2 O 4(g)
これは、有毒と酸化剤汎用性、イオン(オキソアニオン)での酸化還元反応における不均衡の可能NOである2 -及びNO 3 - 、またはNOで(酸性雨を生成します)。
同様に、NO 2は複雑な大気反応に関与しており、地上レベルおよび成層圏でのオゾン(O 3)濃度の変動を引き起こします。
五酸化二窒素(N
水和すると、HNO 3が生成され、酸の濃度が高くなると、酸素は主に正の部分電荷-O + -Hでプロトン化され、レドックス反応を加速します
参考文献
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