Степента на окисление на азота в амония

12.04.2019

Има химически елементи с различна степен на окисление, което позволява образуването на голям брой съединения с определени свойства по време на химични реакции. Познавайки електронната структура на атома, можем да предположим кои вещества ще се образуват. окисление на азот

Степента на окисление на азота може да варира от -3 до +5, което показва разнообразието на съединенията, основаващи се на него.

Функционален елемент

Азотът принадлежи към химичните елементи, намиращи се в 15-та група, във втория период в периодичната таблица на Д. Менделеев, на който се присвоява сериен номер 7 и съкратеното наименование N. При нормални условия са необходими относително инертни елементи, за извършване на реакции.

В природата се среща под формата на двуатомно безцветен газ от атмосферен въздух с обемна фракция повече от 75%. Съдържащи се в състава на протеиновите молекули, нуклеинови киселини и азотни неорганични вещества произход.

Атомна структура

За да се определи окислително състояние азот в съединенията, е необходимо да се знае ядрената му структура и да се изследват електронните обвивки.

Естественият елемент е представен от два стабилни изотопа с масов брой 14 или 15. Първото ядро ​​съдържа 7 неутронни и 7 протонни частици, а второто съдържа още 1 неутронна частица.

Има изкуствени разновидности на неговия атом с маса 12-13 и 16-17 с нестабилни ядра.

При изследване на електронната структура на атомния азот е ясно, че има две електронни черупки (вътрешни и външни). 1s орбиталите съдържат една двойка електрони. степен на окисление на азота в съединения

На втората външна обвивка има само пет отрицателно заредени частици: две на 2s-подниво и три на 2p-орбитала. Нивото на валентната енергия няма свободни клетки, което показва невъзможността да се раздели електронната й двойка. 2p орбиталата се счита само наполовина запълнена с електрони, което прави възможно свързването на 3 отрицателно заредени частици. В този случай степента на окисление на азота е -3.

Като се има предвид структурата на орбиталите, може да се заключи, че този елемент с координационен номер 4 е максимално свързан само с четири други атома. За образуването на три връзки се използва обменен механизъм, друг се формира от донорно-акцепторния метод.

Окисление на азота в различни съединения

Максималният брой отрицателни частици, които един атом може да прикачи, е 3. В този случай степента на неговото окисление е равна на -3, характерна за съединения като NH 3 или амоняк, NH4 + или амоний и нитриди Me3N2. Последните вещества се образуват с повишаване на температурата чрез взаимодействие на азот с метални атоми.

Най-голям брой отрицателно заредени частици, които един елемент може да даде е равен на 5.

Два азотни атома са в състояние да се комбинират помежду си, за да образуват стабилни съединения с окислително състояние -2. Такава връзка се наблюдава в N2H4 или хидразини, в азиди на различни метали или MeN3. Азотен атом придава 2 електрона на свободни орбитали.

Има окислително състояние -1, когато този елемент получава само 1 отрицателна частица. Например, в NH2OH или хидроксиламин той се зарежда отрицателно.

Има положителни признаци на степента на окисление на азота, когато електронните частици се вземат от външния енергиен слой. Те варират от +1 до +5. степента на окисление на азота е равна на

Заряд 1+ присъства в азот в N2O (моновалентен оксид) и в натриев хионитрит с формулата Na2N2O2.

В NO (двувалентен оксид), елементът дава два електрона и се зарежда положително (+2).

Съществува степен на окисление на азот 3 (в съединението NaNO 2 или нитрид, а също и в тривалентен оксид). В този случай се отделят 3 електрона.

Зарядът +4 се случва в оксид с валентност IV или неговия димер (N 2 O 4 ).

Положителният знак на състоянието на окисление (+5) се появява в N 2 O 5 или в пентавалентен оксид, в азотна киселина и неговите производни соли.

Съединения от азот с водород

Естествените вещества на базата на горните два елемента приличат на органични въглеводороди. Само азотният водород губи своята стабилност, когато се увеличава количеството на атомния азот. окислително състояние на азот 3

Най-важните водородни съединения включват амоняк, хидразин и хидразоена киселина. Те се получават чрез взаимодействие на водород с азот, а във втория въпрос има и кислород.

Какво е амоняк

Нарича се още и водороден нитрид, а химичната му формула се обозначава с NH 3 с маса 17. При условия на нормална температура и налягане амонякът е под формата на безцветен газ със силен мирис на амоняк. По плътност, тя е 2 пъти по-малка от въздуха, лесно се разтваря във водната среда благодарение на полярната структура на неговата молекула. Третира вещества с ниска степен на опасност.

В промишлени обеми амонякът се получава чрез каталитичен синтез от молекули водород и азот. Има лабораторни методи за получаване на нитрити от амониеви соли и натрий.

Амонячна структура

В състава на пирамидалната молекула има един азотен и 3 водородни атома. Те са разположени един спрямо друг под ъгъл от 107 градуса. В молекула с форма на тетраедър, азотът е центриран. Благодарение на трите несдвоени р-електрона, той е свързан с ковалентни полярни връзки с 3 атомни водорода, които имат по 1 s-електрон. Така се образува амонячната молекула. В този случай азотът показва окислително състояние -3. азотът има окислително състояние

Този елемент е все още самотна двойка електрони на външното ниво, което създава ковалентна връзка с водороден йон с положителен заряд. Един елемент е донор на отрицателно заредени частици, а другият е акцептор. Това образува амониевия йон NH 4 + .

Какво е амоний

Тя се нарича положително заредени многоатомни йони или катиони. Амонийът също се счита за химическо вещество, което не може да съществува под формата на молекула. Състои се от амоняк и водород.

Амоний с положителен заряд в присъствието на различни аниони с отрицателен знак е способен да образува амониеви соли, в които се държи като метали с валентност I. Също така с неговото участие се синтезират амониеви съединения.

Много амониеви соли съществуват като кристални, безцветни вещества, които се разтварят добре с вода. Ако съединенията на NH4 + йона се образуват от летливи киселини, тогава при нагряване те се разлагат и освобождават газообразни вещества. Последващото им охлаждане води до обратим процес.

Стабилността на такива соли зависи от силата на киселините, от които те се образуват. Стабилните амониеви съединения съответстват на силен киселинен остатък. Например, се получава стабилен амониев хлорид солна киселина. При температури до 25 градуса тази сол не се разлага, което не може да се каже за амониев карбонат. Последното съединение често се използва при готвене за извличане на тесто, което замества содата.

Амониевият карбонат се нарича просто амониев. Тази сол се използва от пивоварите за подобряване на ферментацията на бирена мая. степента на окисление на азота в амоняка

Качествената реакция за откриване на амониеви йони е действието на хидроксиди на алкални метали върху неговите съединения. В присъствието на NH4 + се освобождава амоняк.

Амониева химическа структура

Конфигурацията на нейния йон прилича на обикновен тетраедър с азот в центъра. Водородните атоми са разположени в горната част на фигурата. За да изчислим степента на окисление на азота в амония, трябва да помним, че общият заряд на катиона е +1, а всеки водороден йон има един електрон, но има само 4. Общият водороден потенциал е +4. Ако извадим заряда от всички водородни йони от катионния заряд, получаваме: +1 - (+4) = -3. Това означава, че азотът има окислително състояние -3. В този случай тя придава три електрона.

Какво представляват нитридите

Азотът може да комбинира с повече електропозитивни атоми от метална и неметална природа. В резултат се образуват съединения, подобни на хидриди и карбиди. Такива азотсъдържащи вещества се наричат ​​нитриди. Между метала и азотния атом в съединенията се отделят ковалентни, йонни и междинни връзки. Именно тази характеристика е в основата на тяхната класификация.

Ковалентните нитриди включват съединения в химичната връзка, от които електроните не се прехвърлят от атомния азот, а образуват заедно с отрицателно заредени частици от други атоми обикновен електронен облак.

Примери за такива вещества са водородни нитриди, като амонячни и хидразинови молекули, както и азотни халиди, които включват трихлориди, трибромиди и трифлуориди. Те споделят обща електронна двойка, еднакво принадлежаща на два атома.

Йонните нитриди включват съединения с химическа връзка, образувана от прехода на електрони от метален елемент към свободни нива на азот. В молекулите на такива вещества се наблюдава полярност. Нитридите имат степен на окисление на азот 3-. Съответно, общият заряд на метала ще бъде 3+. азотът показва окисление

Такива съединения включват нитриди на магнезий, литий, цинк или мед, с изключение на алкални метали. Те имат висока точка на топене.

Нитридите с междинна връзка включват вещества, в които атомите на металите и азота са равномерно разпределени и няма ясно изместване на електронния облак. Към такива инертни съединения принадлежат нитриди на желязо, молибден, манган и волфрам.

Описание на железен оксид

Нарича се още анхидрид, получен от азотиста киселина с формула HNO2. Като се има предвид степента на окисление на азот (3+) и кислород (2-) в триоксида, се получава съотношението на атомите на елементите от 2 до 3 или N 2 O 3 .

Течните и газообразни форми на анхидрида са силно нестабилни съединения, те лесно се разлагат на 2 различни оксида с валенции IV и II.