Степен оксидације азота у амонијуму

Постоје хемијски елементи који показују различите степене оксидације, што омогућава стварање великог броја једињења са одређеним својствима током хемијских реакција. Знајући електронску структуру атома, можемо претпоставити које ће се супстанце формирати.

Степен оксидације азота може варирати од -3 до +5, што указује на различитост једињења на основу тога.

Елемент елемента

Азот припада хемијским елементима који се налазе у 15. групи, у другом периоду периодне табеле Д. Менделејева, додељује му се серијски број 7 и скраћено слово Н. У нормалним условима, релативно инертан елемент, неопходни су посебни услови за извођење реакција.

У природи се јавља у облику дијатомејског безбојног гаса атмосферског ваздуха са запреминским уделом већим од 75%. Садржани у саставу протеинских молекула, нуклеинске киселине анд нитрогеноус неорганске супстанце порекла.

Атомска структура

Да одредим оксидационо стање азот у једињењима, потребно је знати његову нуклеарну структуру и проучити електронске љуске.

Природни елемент је представљен са два стабилна изотопа, са масеним бројем 14 или 15. Први нуклеус садржи 7 неутронских и 7 протонских честица, а други садржи 1 неутронску честицу.

Постоје вештачке варијанте његовог атома са масом од 12-13 и 16-17, са нестабилним језграма.

Проучавајући електронску структуру атомског азота, јасно је да постоје две електронске љуске (унутрашње и спољашње). Орбитале 1с садрже један пар електрона.

На другој спољашњој љусци постоје само пет негативно набијених честица: два на 2с-поднивој и три на 2п-орбиталној. Ниво валентне енергије нема слободне ћелије, што указује на немогућност раздвајања електронског пара. Орбитала 2п се сматра само половином испуњена електронима, што омогућава да се причврсте 3 негативно набијене честице. У овом случају, степен оксидације азота је -3.

С обзиром на структуру орбитала, може се закључити да је овај елемент са координационим бројем 4 максимално повезан са само четири друга атома. За формирање три везе користи се механизам размене, други се формира донор-акцептор методом.

Оксидација азота у различитим једињењима

Максимални број негативних честица које атом може да се веже је 3. У овом случају, степен његове оксидације је једнак -3, карактеристичан за једињења као што је НХ3 или амонијак, НХ4 ⁺ или амонијум и нитрид Ме3Н2. Ове последње супстанце се формирају са повећањем температуре реаговањем азота са атомима метала.

Највећи број негативно набијених честица које елемент може дати је једнак 5.

Два атома азота су у стању да се међусобно комбинују да би формирала стабилна једињења са оксидационим стањем -2. Таква веза је уочена у Н2Х4 или хидразинима, у азидима различитих метала или МеН3. Атом азота придаје 2 електрона слободним орбиталима.

Постоји оксидационо стање -1 када овај елемент прима само 1 негативну честицу. На пример, у НХ2ОХ или хидроксиламину се негативно набија.

Постоје позитивни знаци степена оксидације азота, када се електронске честице узимају из вањског енергетског слоја. Они се крећу од +1 до +5.

Пуњење 1+ је присутно у азоту у Н20 (моновалентни оксид) и у натријум-хонитриту са формулом На2Н2О2.

У НО (двовалентни оксид), елемент одузима два електрона и пуни се позитивно (+2).

Постоји степен оксидације азота 3 (у једињењу НаН02 или нитриду, као иу тровалентном оксиду). У овом случају, 3 електрона се раздвајају.

Пуњење +4 се дешава у оксиду са валенцијом ИВ или његовим димерима (Н ₂ О ₄ ).

Позитивни знак оксидационог стања (+5) појављује се у Н ₂ О ₅ или у пентавалентном оксиду, у нитратна киселина и његове дериватне соли.

Једињења из азота са водоником

Природне супстанце базиране на горенаведена два елемента подсећају на органске угљоводонике. Само азотни водоник губи своју стабилност када се повећа количина атомског азота.

Најзначајнији спојеви водоника укључују амонијак, хидразин и хидразоичну киселину. Добијају се реаговањем водоника са азотом, ау потоњој материји постоји и кисеоник.

Шта је амонијак

Такође се назива и водоник нитрид, а његова хемијска формула је означена као НХ ₃ са масом 17. У условима нормалне температуре и притиска, амонијак има облик безбојног гаса са јаким мирисом сличним амонијаку. По густини је 2 пута мања од ваздуха, лако се раствара у воденој средини због поларне структуре његовог молекула. Третира супстанце ниског ризика.

У индустријским количинама, амонијак се добија каталитичком синтезом из молекула водоника и азота. Постоје лабораторијске методе за добијање нитрита из амонијумових соли и натријума.

Структура амонијака

У саставу пирамидалне молекуле налази се један атом азота и 3 атома водоника. Налазе се једна према другој под углом од 107 степени. У молекули у облику тетраедра, азот је центриран. Због три непарена п-електрона, повезана је ковалентним поларним везама са 3 атомска водоника, који имају по 1 с-електрон сваки. Тако се формира молекул амонијака. У овом случају, азот показује оксидационо стање -3.

Овај елемент је још увек усамљени пар електрона на спољном нивоу, који ствара ковалентну везу са јоном водоника који има позитиван набој. Један елемент је донор негативно набијених честица, а други је акцептор. Ово формира амонијум јон НХ ₄ ⁺ .

Шта је амонијум

То се назива позитивно наелектрисаним полиатомским јонима или катионима. Амонијум се такође сматра хемијском супстанцом која не може постојати у облику молекула. Састоји се од амонијака и водоника.

Амонијум са позитивним набојем у присуству разних аниона са негативним предзнаком је способан да формира амонијумове соли, у којима се понаша као метали са валенцијом И. Такође, уз његово учешће синтетишу се амонијумова једињења.

Многе амонијумове соли постоје као кристалне, безбојне супстанце које се добро растварају са водом. Ако се једињења јона НХ4 ⁺ формирају од испарљивих киселина, онда се под условима загревања разлажу и ослобађају гасовите супстанце. Њихово накнадно хлађење доводи до реверзибилног процеса.

Стабилност таквих соли зависи од јачине киселина из којих се оне формирају. Стабилна једињења амонијака одговарају јаком киселом остатку. На пример, добија се стабилан амонијум хлорид хлороводонична киселина. На температурама до 25 степени, ова сол се не распада, што се не може рећи за амонијум карбонат. Ово последње једињење се често користи у кувању за подизање теста, замену соде бикарбоне.

Конфекционери амонијум карбоната се зову једноставно амонијум. Ова сол се користи од пивара за побољшање ферментације пивског квасца.

Квалитативна реакција за детекцију амонијумових јона је деловање хидроксида алкалних метала на његова једињења. У присуству НХ4 ⁺ , ослобађа се амонијак.

Хемијска структура амонијака

Конфигурација његовог јона личи на правилан тетраедар са азотом у његовом центру. Атоми водоника налазе се на врху слике. Да би се израчунао степен оксидације азота у амонијуму, треба имати на уму да је укупни набој катиона +1, а сваки јон водоника има један електрон, али има само 4. Укупни водонични потенцијал је +4. Ако од катионског набоја одузмемо набој свих јона водоника, добијамо: +1 - (+4) = -3. То значи да азот има оксидационо стање -3. У овом случају, придаје три електрона.

Шта су то нитриди

Азот је способан да се комбинује са више електропозитивних атома металне и неметалне природе. Као резултат, формирају се једињења слична хидридима и карбидима. Такве супстанце које садрже азот називају се нитриди. Између метала и атома азота у једињењу се емитују ковалентне, јонске и интермедијарне везе. Управо ова карактеристика је основа њихове класификације.

Ковалентни нитриди укључују једињења у хемијској вези, код којих електрони не прелазе из атомског азота, већ заједно са негативно набијеним честицама других атома формирају обични електронски облак.

Примери таквих супстанци су водонични нитриди, као што су молекули амонијака и хидразина, као и азотни халогениди, који укључују трихлориде, трибромиде и трифлуориде. Они деле заједнички електронски пар који једнако припада два атома.

Ионски нитриди укључују једињења са хемијском везом настала преласком електрона из металног елемента у слободне нивое азота. У молекулима таквих супстанци се посматра поларитет. Нитриди имају степен оксидације азота 3-. Према томе, укупни набој метала ће бити 3+.

Таква једињења укључују нитриде магнезијума, литијума, цинка или бакра, са изузетком алкалних метала. Имају високу тачку топљења.

Нитриди са међуповезом обухватају супстанце у којима су атоми метала и азота равномерно распоређени и нема јасног померања електронског облака. Овим инертним једињењима припадају нитриди гвожђа, молибдена, мангана и волфрама.

Опис жељезног оксида

Такође се назива анхидрид, добијен из азотне киселине која има формулу ХНО2. С обзиром на степен оксидације азота (3+) и кисеоника (2-) у триоксиду, добија се однос атома елемената 2 до 3 или Н ₂ О ₃ .

Течни и гасовити облици анхидрида су веома нестабилна једињења, лако се разлажу у 2 различита оксида са валенцијама ИВ и ИИ.