ไนโตรเจนออกไซด์ (NOX): สูตรและระบบการตั้งชื่อ - เคมี - 2026

ไนโตรเจนออกไซด์เป็นสารประกอบอนินทรีก๊าซหลักที่มีจากไนโตรเจนและออกซิเจน สูตรทางเคมีของกลุ่มคือ NO _xแสดงว่าออกไซด์มีอัตราส่วนของออกซิเจนและไนโตรเจนต่างกัน

หัวไนโตรเจนกลุ่ม 15 บนตารางธาตุส่วนหัวออกซิเจนกลุ่ม 16 องค์ประกอบทั้งสองเป็นสมาชิกของคาบ 2 ความใกล้ชิดนี้เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดพันธะ N - O ในออกไซด์ในออกไซด์ ดังนั้นพันธะในไนโตรเจนออกไซด์จึงเป็นโควาเลนต์

พันธะทั้งหมดเหล่านี้สามารถอธิบายได้โดยใช้ทฤษฎีออร์บิทัลระดับโมเลกุลซึ่งเผยให้เห็นพาราแมกเนติก (อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ในออร์บิทัลโมเลกุลสุดท้าย) ของสารประกอบเหล่านี้บางส่วน ในจำนวนนี้สารประกอบที่พบมากที่สุด ได้แก่ ไนตริกออกไซด์และไนโตรเจนไดออกไซด์

โมเลกุลในภาพบนสอดคล้องกับโครงสร้างเชิงมุมในเฟสของก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO ₂ ) ในทางตรงกันข้ามไนตริกออกไซด์ (NO) มีโครงสร้างเชิงเส้น (พิจารณาจากการผสมพันธุ์ sp สำหรับทั้งสองอะตอม)

ไนโตรเจนออกไซด์เป็นก๊าซที่เกิดจากกิจกรรมต่างๆของมนุษย์ตั้งแต่การขับขี่ยานพาหนะหรือการสูบบุหรี่ไปจนถึงกระบวนการทางอุตสาหกรรมเช่นการทำให้เสียของเสีย อย่างไรก็ตาม NO เกิดจากปฏิกิริยาของเอนไซม์และการกระทำของฟ้าผ่าในพายุไฟฟ้า: N ₂ (g) + O ₂ (g) => 2NO (g)

อุณหภูมิสูงของรังสีจะทำลายกำแพงพลังงานที่ป้องกันไม่ให้ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติ อะไรเป็นอุปสรรคด้านพลังงาน? ที่เกิดจากพันธะสามN≡Nทำให้ N ₂โมเลกุลเป็นก๊าซเฉื่อยในบรรยากาศ

เลขออกซิเดชันของไนโตรเจนและออกซิเจนในออกไซด์

โครงร่างของอิเล็กตรอนสำหรับออกซิเจนคือ 2s ² 2p ⁴ต้องการอิเล็กตรอนเพียงสองตัวเพื่อให้ได้อ็อกเต็ตของวาเลนซ์เชลล์ นั่นคือสามารถได้รับอิเล็กตรอนสองตัวและมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -2

ในทางกลับกันโครงร่างของอิเล็กตรอนสำหรับไนโตรเจนคือ 2s ² 2p ³สามารถรับอิเล็กตรอนได้ถึงสามตัวเพื่อเติมเวเลนซ์อ็อกเต็ต ตัวอย่างเช่นในกรณีของแอมโมเนีย (NH ₃ ) จะมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -3 แต่ออกซิเจนเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าไฮโดรเจนมากและ "บังคับ" ไนโตรเจนให้แบ่งปันอิเล็กตรอน

ไนโตรเจนสามารถแบ่งปันกับออกซิเจนได้กี่อิเล็กตรอน? หากคุณแบ่งปันอิเล็กตรอนในเปลือกวาเลนซ์ของคุณทีละตัวคุณจะถึงขีด จำกัด ของอิเล็กตรอนห้าตัวซึ่งสอดคล้องกับเลขออกซิเดชันที่ +5

ดังนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนพันธะที่สร้างกับออกซิเจนเลขออกซิเดชันของไนโตรเจนจึงแตกต่างกันไปตั้งแต่ +1 ถึง +5

สูตรและระบบการตั้งชื่อที่แตกต่างกัน

ไนโตรเจนออกไซด์ตามลำดับที่เพิ่มขึ้นของเลขออกซิเดชันของไนโตรเจน ได้แก่ :

- N ₂ O ไนตรัสออกไซด์ (+1)

- ไม่ไนตริกออกไซด์ (+2)

- N ₂ O ₃ไดไนโตรเจนไตรออกไซด์ (+3)

- NO ₂ไนโตรเจนไดออกไซด์ (+4)

- N ₂ O ₅ไดไนโตรเจนเพนออกไซด์ (+5)

ไนตรัสออกไซด์ (N ₂ O)

เส้นประในโครงสร้างบ่งบอกถึงการสั่นพ้องของพันธะคู่ เช่นเดียวกับอะตอมทั้งหมดมีการผสมพันธุ์ sp ²โมเลกุลแบนและปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลมีประสิทธิภาพเพียงพอที่ไนโตรเจนไตรออกไซด์จะดำรงอยู่เป็นของแข็งสีน้ำเงินที่ต่ำกว่า-101ºC ที่อุณหภูมิสูงมันละลายและ dissociates เข้าและไม่มี2

ทำไมมันถึงแยกจากกัน? เนื่องจากเลขออกซิเดชัน +2 และ +4 มีความเสถียรมากกว่า +3 จึงมีออกไซด์อยู่ในออกไซด์ของไนโตรเจนทั้งสองอะตอม สิ่งนี้สามารถอธิบายได้อีกครั้งด้วยความเสถียรของออร์บิทัลระดับโมเลกุลที่เป็นผลมาจากความไม่สมส่วน

ในภาพที่ด้านซ้ายของ N ₂ O ₃สอดคล้องกับการไม่ขณะที่ด้านขวาเพื่อ NO 2 ตามเหตุผลแล้วมันเกิดจากการรวมตัวกันของออกไซด์ก่อนหน้านี้ที่อุณหภูมิเย็นจัด (-20ºC) N ₂ O ₃คือกรดไนตรัสแอนไฮไดรด์ (HNO ₂ )

ไนโตรเจนไดออกไซด์และเตทรอกไซด์ (NO

NO ₂เป็นก๊าซที่มีปฏิกิริยาพาราแมกเนติกสีน้ำตาลหรือสีน้ำตาล เนื่องจากมีอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่จึงทำให้ (ผูก) กับโมเลกุลของก๊าซ NO _{2 อื่น}เพื่อสร้างไนโตรเจนเตทรอกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซที่ไม่มีสีทำให้เกิดความสมดุลระหว่างสารเคมีทั้งสองชนิด:

2NO ₂ (ก) <=> N ₂ O ₄ (g)

เป็นสารออกซิไดซ์ที่มีพิษและมีความสามารถในการทำปฏิกิริยารีดอกซ์ในไอออน (oxoanions) ไม่ได้สัดส่วน NO ₂ ^-และ NO ₃ ^- (สร้างฝนกรด) หรือใน NO

ในทำนองเดียวกัน NO ₂มีส่วนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาในชั้นบรรยากาศที่ซับซ้อนซึ่งทำให้เกิดการแปรผันของความเข้มข้นของโอโซน (O ₃ ) ที่ระดับพื้นโลกและในชั้นสตราโตสเฟียร์

ไดไนโตรเจนเพนออกไซด์ (N

เมื่อไฮเดรตจะสร้าง HNO ₃และที่ความเข้มข้นของกรดสูงขึ้นออกซิเจนส่วนใหญ่จะถูกโปรตอนด้วยประจุบวกบางส่วน -O ⁺ -H เร่งปฏิกิริยารีดอกซ์

อ้างอิง

1. askIITians ((พ.ศ. 2549-2561)). ถาม IITians สืบค้นเมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2018 จาก askIITians: askiitians.com
2. สารานุกรม Britannica, Inc. (2018) สารานุกรมบริแทนนิกา. สืบค้นเมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2018 จาก Encyclopaedia Britannica: britannica.com
3. ทอกซ์ทาวน์. (2017) ทอกซ์ทาวน์. สืบค้นเมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2018 จาก Tox Town: toxtown.nlm.nih.gov
4. ศาสตราจารย์ Patricia Shapley (2553). ไนโตรเจนออกไซด์ในบรรยากาศ มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ สืบค้นเมื่อ 29 มีนาคม 2561 จาก: butane.chem.uiuc.edu
5. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. ในองค์ประกอบของกลุ่ม 15 (ฉบับที่สี่, หน้า 361-366) Mc Graw Hill