Δομή N2O Lewis: Σχέδια, υβριδισμός, σχήμα, φορτία, ζεύγος και λεπτομερή γεγονότα

Αυτό το άρθρο εξετάζει τη δομή του N2O lewis και τον υβριδισμό του, το σχήμα, τη γωνία δεσμού και σχετικές λεπτομερείς εξηγήσεις.

N₂Το Ο είναι ομοιοπολικό μόριο. Το κεντρικό άτομο Ν είναι sp υβριδισμένο και τα τερματικά Ν και Ο είναι sp, και sp³ υβριδοποιούνται αντίστοιχα. Ως υβριδισμός sp, η γεωμετρία του μονοξειδίου του αζώτου είναι γραμμική. Άρα, η γωνία δεσμού NNO είναι 180⁰.

Το κεντρικό Ν δημιουργεί έναν ομοιοπολικό δεσμό με το Ν και το Ο. Το μόριο είναι ουδέτερο αλλά σε συντονισμό, εμφανίζει διαφορετική κανονική μορφή και μερικά από αυτά είναι φορτισμένα. Για να ολοκληρωθεί η οκτάδα του, το κεντρικό άτομο Ν μπορεί να σχηματίσει έναν δεσμό π με τερματικό Ν και Ο μαζί με έναν δεσμό σίγμα. Τα μόνα ζεύγη βρίσκονται πάνω από το N καθώς και το O. Ο δεσμός ΝΝ δημιουργεί μηδενική διπολική ροπή αλλά το ΝΟ δημιουργεί προκύπτουσα διπολική ροπή. Έτσι ο Ν₂Το Ο είναι ένα πολικό μόριο. Το υποξείδιο του αζώτου (Ν₂Ο) είναι επίσης γνωστό ως μονοξείδιο του αζώτου.

Μερικά στοιχεία για Οξείδιο του αζώτου

Το μοριακό βάρος του μονοξειδίου του αζώτου είναι 44.013 g/mol. Η πυκνότητα του Ν₂Το Ο είναι 1.977 g/L. Το σημείο τήξης και το σημείο βρασμού του οξειδίου του αζώτου είναι 182.29 K και 184.67 K αντίστοιχα. Η πιο κοινή διαδικασία σύνθεσης του μονοξειδίου του αζώτου είναι η θερμική αποσύνθεση ξηρού νιτρικού αμμωνίου (NH4NO3).

Το υποξείδιο του αζώτου αναφέρεται συχνά ως αέριο γέλιου. Είναι ένα άχρωμο, μη εύφλεκτο αέριο. Η μυρωδιά του αερίου είναι ελαφρώς γλυκιά. Λειτουργεί ως συνδέτης, συντονίζεται με πολλά κέντρα μετάλλων και συμμετέχει σε πολλές οργανομεταλλικές αντιδράσεις.

Μέθοδος σχεδίασης της δομής Lewis για το N₂O

Πριν προχωρήσουμε με τη δομή lewis του N2O αρχικά, θα πρέπει ξέρετε τι δομή lewis είναι. Δομή Lewis ή δομή κουκίδων lewis είναι ένα είδος αναπαράστασης ενός μορίου που δείχνει τα ηλεκτρόνια σθένους, ειδικά στον ομοιοπολικό δεσμό.

Με τη βοήθεια του δομή lewis, μπορούμε εύκολα να προσδιορίσουμε τα ηλεκτρόνια σθένους, τον αριθμό των ηλεκτρονίων που συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών καθώς και το τυπικό φορτίο του μορίου.

Υπάρχουν κάποια σημεία, θα πρέπει να έχουμε κατά νου για να σχεδιάσουμε το δομή lewis ενός μορίου.

• Αρχικά, πρέπει να υπολογίσουμε τα ηλεκτρόνια σθένους κάθε μεμονωμένου ατόμου στο μόριο και να τα αθροίσουμε.
• Εάν το μόριο φέρει αρνητικό φορτίο τότε προστίθεται ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο ίσο με το αρνητικό φορτίο.
• Εάν το μόριο είναι κατιονικό τότε θα πρέπει να αφαιρεθεί ίσος αριθμός ηλεκτρονίων από το μόριο.
• Στη συνέχεια, θα πρέπει να αναγνωρίσουμε το κεντρικό άτομο από την ηλεκτραρνητικότητα του. Κανονικά, ένα ανταγωνιστικά πιο ηλεκτροθετικό άτομο θα πρέπει να είναι το κεντρικό άτομο.
•  Τώρα όλα τα άτομα στα μόρια συνδέονται μέσω ενός μόνο δεσμού.
• Στη συνέχεια, μεμονωμένα ζεύγη εκχωρούνται στο άτομο, γενικά μεμονωμένα ζεύγη εκχωρούνται στο ηλεκτροθετικό άτομο.

Μετά την αντιστοίχιση των μονών ζευγών, εάν η οκτάδα ενός ατόμου δεν συμπληρωθεί, τότε ένα διπλό ή τριπλό το ομόλογο πρέπει να τραβηχτεί με τη σειρά για να συμπληρώσει την οκτάδα. Εάν απαιτείται, τα μόνα ζεύγη θα πρέπει να μετατραπούν στα ζεύγη ομολόγων για να ικανοποιήσουν την οκτάδα.

Στο οξείδιο του αζώτου, το κεντρικό άτομο Ν περιβάλλεται από ένα άτομο Ν και ένα άτομο Ο. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του N είναι 1s²2s²2p³ και η ηλεκτρονική διαμόρφωση του O είναι 1s²2s²2p⁴. Λαμβάνοντας λοιπόν υπόψη το ηλεκτρόνιο του κελύφους σθένους του Ν είναι πέντε, ανάμεσά τους τρία ηλεκτρόνια σχηματίζουν δεσμό με το τερματικό Ν και Ο και δύο από αυτά παραμένουν ως μοναχικό ζεύγος.

Το ηλεκτρόνιο σθένους του Ο είναι έξι και δύο από αυτά σχηματίζουν δεσμούς με το κεντρικό Ν και τέσσερα από αυτά παραμένουν ως δύο ζεύγη μοναχικού ζεύγους. Για το τερματικό, ένα ηλεκτρόνιο σχηματίζει δεσμό με το κεντρικό n και τέσσερα από αυτά παραμένουν ως δύο ζεύγη μοναχικών ζευγών. Άρα ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων σθένους του Ν₂Το O είναι (2*5) + 6 = 16.

N₂O σχήμα δομής lewis

Ένα μόνο ζεύγος πάνω από το κεντρικό άτομο Ν και δύο ζεύγη μεμονωμένων ζευγών πάνω από το τερματικό Ν και Ο αντίστοιχα. Η δομή είναι γραμμική και η πυκνότητα των ηλεκτρονίων κατανέμεται στο μόριο.

N₂O lewis δομή επίσημη χρέωση

Το επίσημο φορτίο ορίζεται ως το φορτίο ενός συγκεκριμένου μορίου υποθέτοντας ότι όλα τα άτομα έχουν την ίδια ηλεκτραρνητικότητα.

FC = N_v - Ν_lp -1/2 Β_bp

Από συντονισμό η πιο συνεισφέρουσα δομή του υποξειδίου του αζώτου είναι

Θα πρέπει λοιπόν να υπολογίσουμε την επίσημη χρέωση για μεμονωμένα άτομα.

FC του ακροδέκτη N = 5-2-(6/2) = 0

FC κεντρικού N = 5-0-(8/2) = 1

FC του ακροδέκτη Ο = 6-6-(2/2) = -1

Αριθμός μοναχικών ζευγαριών στο Ν₂O δομή lewis

Ο συνολικός αριθμός των μονών ζευγών υπολογίζεται από το άθροισμα του μοναχικού ζεύγους ενός μεμονωμένου ατόμου. Τώρα θα πρέπει να εξετάσουμε την πιο σταθερή κανονική μορφή σύμφωνα με τον συντονισμό. Η πιο σταθερή κανονική μορφή του μονοξειδίου του αζώτου είναι

Άρα, ο συνολικός αριθμός των μεμονωμένων ζευγών στο μονοξείδιο του αζώτου είναι (1+3) = 4.

Υβριδισμός Ν₂O

Για τον υπολογισμό του υβριδισμού θα πρέπει να εξετάσουμε την πιο συνεισφέρουσα κανονική μορφή του μονοξειδίου του αζώτου. Σε αυτή τη μορφή, θα υπάρχει ένας τριπλός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων Ν και ένας απλός δεσμός μεταξύ Ν και Ο.

Περιλαμβάνει την ανάμειξη ατομικών τροχιακών που έχουν παρόμοια ενέργεια για να σχηματίσουν ίσο αριθμό μικτών τροχιακών ή υβριδικών τροχιακών και αυτά τα υβριδικά τροχιακά είναι τόσο προσανατολισμένα στο χώρο που μπορούν να επικαλύπτονται με κατάλληλα τροχιακά των επόμενων. Αν τα τροχιακά είναι της ίδιας ενέργειας ονομάζεται ισοδύναμος υβριδισμός και αν τα μικτά τροχιακά είναι διαφορετικής ενέργειας τότε ονομάζεται μη ισοδύναμος υβριδισμός.

Στη βασική κατάσταση, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του N είναι [He]2s²2p³. Εμείς γνωρίζουν ότι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που καταλαμβάνει στο p τροχιακό είναι 6. Για να ολοκληρωθεί η οκτάδα το Ν χρειάζεται 3 ακόμη ηλεκτρόνια. Και πάλι η ηλεκτρονική διαμόρφωση του O είναι [He]2s²2p⁴.

Για να ολοκληρωθεί η οκτάδα Ο χρειάζονται 2 ακόμη ηλεκτρόνια. Τώρα λοιπόν θα υποστούν υβριδισμό. Για τον τερματικό Ν που κάνει τριπλό δεσμό με το κεντρικό άτομο Ν, μεταξύ αυτών δύο είναι δεσμοί π και δεν πρέπει να θεωρούμε δεσμό π στον υβριδισμό. Έτσι, στο κεντρικό άτομο Ν, υπάρχουν δύο ηλεκτρόνια στο τροχιακό s που παραμένουν ως μοναχικό ζεύγος και ένα ηλεκτρόνιο από το τροχιακό p υφίσταται υβριδισμό με το κεντρικό άτομο Ν.

Άρα, η υβριδοποίηση του Το τερματικό άτομο Ν είναι sp. Για το τερματικό άτομο Ν δεν υπάρχει μεμονωμένο ζεύγος, ένα ηλεκτρόνιο από το τροχιακό p κάνει έναν δεσμό σίγμα με το Ο και ένα ηλεκτρόνιο από το τροχιακό s δημιουργεί έναν δεσμό σίγμα με τον τερματικό Ν. άλλα ηλεκτρόνια κάνουν τον διπλό και τον τριπλό δεσμό με το τερματικό n που δεν συμμετέχουν στον υβριδισμό. Άρα ο τρόπος υβριδοποίησης του κεντρικό άτομο Ν είναι το sp.

Στο τερματικό O υπάρχουν τρία μοναχικά ζεύγη και ένα ζεύγος δεσμών (κάντε δεσμό σίγμα με κεντρικό Ν). Άρα, ο υβριδισμός του Το Ο είναι sp^3.

N₂O γωνία σύνδεσης

Από τον υβριδισμό, εμείς γνωρίζουν ότι το κεντρικό άτομο Ν στο οξείδιο του αζώτου είναι sp υβριδισμένο, άρα η γωνία δεσμού του NNO είναι 1800.

Δεδομένου ότι το τερματικό O είναι sp3 υβριδοποιημένο έτσι το σχήμα του μορίου γύρω από το τερματικό Ο έχει ελαφρώς κλίση.

N₂O οκταδικός κανόνας

Σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας, κάθε άτομο θα πρέπει να ολοκληρώσει το στέλεχος του σθένους δωρίζοντας ηλεκτρόνια ή δεχόμενο ηλεκτρόνια για να αποκτήσει την πλησιέστερη διαμόρφωση ευγενούς αερίου.

Το άζωτο είναι μια ομάδα στοιχείων VA, επομένως έχει 5 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημά του και το οξυγόνο είναι ένα στοιχείο VIA, επομένως έχει 6 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα. Έτσι, υπό τον υβριδισμό θα δημιουργηθούν νέα υβριδικά τροχιακά, με αυτόν τον τρόπο το άζωτο και το οξυγόνο συμπληρώνουν την οκτάδα τους και αποκτούν την πλησιέστερη διαμόρφωση ευγενών αερίων. Αλλά υπάρχει μια περίσσεια του ηλεκτρονίου σε σχέση με το οξυγόνο, επομένως ένα αρνητικό φορτίο βρίσκεται στο οξυγόνο.

N₂O δομή συντονισμού

Ο συντονισμός είναι μια θεωρητική έννοια - που εισάγει για να εξηγήσει τις ιδιότητες σύνδεσης των μορίων μέσω της μετατόπισης των ηλεκτρονικών νεφών μεταξύ των ατόμων με τέτοιο τρόπο ώστε η κύρια η δομή του πλαισίου παραμένει αμετάβλητη. στην πραγματικότητα, είναι ένα άλλο μοντέλο σύνδεσης όπου η πραγματική δομή μπορεί να αναπαρασταθεί ως συντονισμός που έχει ένα υβρίδιο ενός αριθμού διαφορετικών κανονικών μορφών.

Κανόνες για τη δομή που συνεισφέρει περισσότερο

• Η δομή που συνεισφέρει περισσότερο θα πρέπει να είναι αυτή που περιέχει τον μεγαλύτερο αριθμό ομοιοπολικών δεσμών.
• Για περισσότερες από μία δομές που έχουν ίσο αριθμό ομοιοπολικών δεσμών, αυτή στην οποία περισσότεροι ηλεκτραρντικοί υποκαταστάτες που περιέχουν το ηλεκτραρνητικό φορτίο θα έχουν μεγαλύτερη συνεισφορά, περισσότεροι ηλεκτροθετικοί υποκαταστάτες που περιέχουν το θετικό φορτίο.

Η δομή Ι, ΙΙ και ΙΙΙ έχουν τον μεγαλύτερο αριθμό ομοιοπολικού δεσμού, και ως εκ τούτου θα έχουν μεγαλύτερη συνεισφορά σε σύγκριση με αυτή των IV και V. Μεταξύ των Ι, ΙΙ, ΙΙΙ η δομή III θα έχει τη μικρότερη συνεισφορά αφού παρόμοια φορτία είναι κοντά το ένα στο άλλο. Μεταξύ των δομών I και II η πρώτη θα έχει μεγαλύτερη συνεισφορά αφού τα ηλεκτραρνητικά στοιχεία Το οξυγόνο περιέχει αρνητικό φορτίο και θετικό φορτίο πάνω από το ηλεκτραρνητικό άτομο Ν.

Χρήσεις του Ν₂O

• Χρησιμοποιείται καύσιμο κινητήρα πυραύλων ως μέσο οξείδωσης
• Χρησιμοποιείται στην κατασκευή διαφορετικών ημιαγωγών
• Χρησιμοποιείται στον ιατρικό τομέα ως αναλγητικό και αναισθητικό και χρησιμοποιείται ειδικά στην οδοντιατρική
• Χρησιμοποιείται ως αρωματικό συστατικό
• Χρησιμοποιείται επίσης σε αντι-αγχολυτικό παράγοντα.

Συχνές ερωτήσεις (FAQ)

Το οποίο είναι πιο πολικό μεταξύ του Ν₂Ο και ΟΧΙ₂ ?

N₂Το O είναι γραμμικό και το ΟΧΙ₂ είναι λυγισμένο. Άρα η προκύπτουσα διπολική ροπή στο ΟΧΙ₂ είναι υψηλότερο από το Ν₂Ω, άρα ΟΧΙ₂ είναι πιο πολικό.