Struttura e caratteristiche di N2O5 Lewis (13 fatti completi)

N₂O₅ oppure il pentaossido di azoto è un forte ossidante avente un peso molecolare di 108.01 g/mol. Discutiamo la proprietà molecolare di N₂O₅ in dettaglio.

N₂O₅ è un ossido di azoto dove N ha il suo stato di ossidazione +5 che è massimo nella forma stabile. La molecola esiste come forma di separazione ionica, ogni N contiene una carica positiva e due O contengono una carica negativa. È molto instabile e reattivo a causa degli atomi elettronegativi presenti nella molecola.

N₂O₅ è un buon reagente per la chimica organica per incorporare il gruppo nitro in qualsiasi molecola, quindi può essere utilizzato in molte reazioni organiche. Ora discuteremo le proprietà molecolari insieme alla struttura di Lewis, all'ibridazione e alla polarità di N₂O₅ in dettaglio nella sezione seguente con una spiegazione adeguata.

1. Come disegnare il N₂O₅ struttura lewis?

Con l'aiuto della regola dell'ottetto, degli elettroni di valenza e di valenza possiamo disegnare la struttura di lewis dell'N₂O₅ in pochi passi. Tracciamo la struttura lewis di N₂O₅.

Contando gli elettroni di valenza

Nella prima fase del disegno della struttura di Lewis, è necessario contare gli elettroni di valenza totali. Contare gli elettroni di valenza per una molecola significa contare gli elettroni di valenza per i singoli atomi. Gli elettroni di valenza totali per N₂O₅ sono 40 a cui N e O contribuiscono con i loro elettroni di valenza.

Scegliere l'atomo centrale

2^nd il passaggio per disegnare la struttura di Lewis è selezionare un atomo come atomo centrale tra tutti e gli altri atomi dovrebbero essere collegati attraverso un legame con quell'atomo centrale. N è selezionato come atomo centrale qui perché ha una dimensione maggiore e meno elettronegatività di O, entrambi gli atomi di N sono centrali qui.

Soddisfacente l'ottetto

Ogni atomo nel N₂O₅ soddisfatto di ottetto completando il guscio di valenza con gli elettroni. N e O completano entrambi il loro guscio di valenza di 8 elettroni poiché appartengono al blocco p. Gli elettroni totali necessari per l'ottetto in N₂O₅ è 7*8 = 56 e quel numero di elettroni viene accumulato condividendo legami.

Soddisfare la valenza

Durante la formazione del legame soddisfacendo l'ottetto ogni atomo dovrebbe essere soddisfatto dalla sua valenza stabile. Gli elettroni necessari secondo l'ottetto sono soddisfatti dalla loro valenza per formare legami. Gli elettroni in eccesso dovrebbero essere ospitati da legami extra e quei legami devono essere giustificati dalla valenza stabile di ciascun atomo.

Assegna le coppie solitarie

Dopo aver creato i legami adatti dagli atomi se sono presenti elettroni in eccesso nell'orbitale di valenza, viene assegnato come coppie solitarie sul particolare atomo. N crea più legami della sua valenza, quindi non contiene coppie solitarie ma ogni atomo di O contiene quattro coppie solitarie di elettroni.

2. N₂O₅ elettroni di valenza

Elettroni di valenza per N₂O₅ sono la combinazione degli elettroni di valenza di N e di O. Contiamo il numero totale di elettroni di valenza presenti in N₂O₅.

N₂O₅ ha 46 elettroni di valenza in cui sia N che cinque O contribuiscono individualmente con i loro elettroni di valenza. La configurazione elettronica di N e O sono [He]2s²2p³ e [Lui]2s²2p⁴ rispettivamente. Quindi, gli elettroni di valenza che contano ogni N ha 5 e O ha 6 elettroni e quindi li sommati per ottenere gli elettroni di valenza.

• Gli elettroni di valenza che contribuiscono a N sono 5 (confermato dalla configurazione elettronica)
• Gli elettroni di valenza che contribuiscono a O sono 6 (confermato dalla configurazione elettronica)
• Il numero totale di elettroni di valenza per due N e cinque O per N₂O₅ è, (5*2) + (6*6) = 46.

3. N₂O₅ lewis struttura coppie solitarie

Nel n₂O₅ solo l'atomo O contiene coppie solitarie, ma N non contiene coppie solitarie qui. Calcoliamo le coppie solitarie su N₂O₅.

N₂O₅ contiene 10 coppie di coppie solitarie e tutte le coppie solitarie sono presenti solo su cinque O atomi. Poiché ogni O ha più elettroni degli elettroni di valenza rispetto agli elettroni di legame, N fa sì che i legami superino la sua valenza, quindi non ha elettroni per esistere come coppie solitarie. Aggiungili insieme per ottenere un totale di coppie solitarie.

• Le coppie solitarie totali presenti nel N₂O₅ devono essere calcolati con la formula, coppie solitarie = elettroni presenti nell'orbitale di valenza – elettroni coinvolti nella formazione del legame.
• Le coppie solitarie presenti sugli N atomi sono 5-4 = 1
• Le coppie solitarie presenti sugli atomi O sono 6-2 = 4
• Le coppie solitarie presenti sugli atomi terminali O sono 7-1 = 6
• Quindi, le coppie solitarie totali presenti sull'N₂O₅ sono 4*2 + 6*2 = 20 elettroni che significano 10 coppie di coppie solitarie.
• N ha un solo elettrone rimasto, quindi non ha una coppia di elettroni.

4. N₂O₅ regola dell'ottetto della struttura di lewis

Nel n₂O₅ molecola, N e O seguono l'ottetto durante la formazione del legame soddisfacendo il loro guscio di valenza. Facci sapere dell'ottetto di N₂O₅.

Gli elettroni richiesti per l'ottetto di N₂O₅ sono 56 e gli elettroni di valenza sono 46 quindi, gli elettroni in eccesso 56-46 = 10 dovrebbero essere riempiti dai legami 10/2 = 5, ma nell'N2O5 ci saranno 8 legami presenti a causa della loro valenza soddisfatta, sebbene N soddisfi il suo ottetto dovuto valenza ottiene una carica positiva.

Gli atomi terminali O formano un solo legame ecco perché riceve più elettroni nel suo guscio di valenza e per questo motivo riceve una carica negativa, ma qui la valenza non è soddisfatta. O ha una divalenza stabile ma gli atomi terminali O formano un solo legame e ottengono una carica negativa su di esso per completare l'ottetto.

5. N₂O₅ forma della struttura lewis

La forma molecolare di N₂O₅ è l'orientamento degli atomi N e O in base alla disposizione corretta per ottenere una forma particolare. Prevediamo la forma di N₂O₅.

La forma molecolare di N₂O₅ è trigonale planare attorno a entrambi gli atomi N centrali, il che può essere confermato dalla tabella seguente,

N₂O₅ è un'AX₃ tipo molecola perché è tri-coordinata e secondo la teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), la molecola di AX₃ ha adottato la geometria planare trigonale se non ci sono coppie solitarie presenti sull'atomo centrale come N₂O₅.

6. N₂O₅ angolo della struttura di lewis

L'angolo formato dagli atomi in particolare geometria è la corretta disposizione dell'atomo senza repulsione sterica. Calcoliamo l'angolo di legame di N₂O₅.

L'angolo di NON legame è 112⁰ nel n₂O₅ molecola perché è una molecola planare trigonale e per questo tipo di molecola l'angolo di legame generale è 120⁰. Ma c'è una repulsione tra le coppie solitarie e le coppie di legame per questo motivo la molecola cambia il suo angolo di legame in modo tale che la repulsione sia ridotta al minimo.

• L'angolo di legame può essere calcolato dal valore di ibridazione dell'atomo centrale.
• La formula dell'angolo di legame secondo la regola di Bent è COSθ = s/(s-1).
• L'atomo centrale N è sp² ibridato, quindi il carattere s qui è 1/3^rd
• Quindi, l'angolo di legame è, COSθ = {(1/3)} / {(1/3)-1} =-( ½)
• Θ = COS^-1(-1/2) = 120⁰
• Ma per ragioni steriche, l'angolo di legame è diminuito dal suo valore effettivo a 112⁰.

7. N₂O₅ carica formale della struttura di lewis

La presenza di carica su qualsiasi atomo in una molecola è determinata dalla carica formale assumendo uguale elettronegatività. Calcoliamo l'addebito formale per N₂O₅.

L'accusa formale del N₂O₅ la molecola è zero, ma la N e il terminale O hanno una carica su di loro, quindi è presente una carica uguale e opposta che può neutralizzare la molecola. Ma separatamente quegli atomi sono caricati o la carica è presente su quegli atomi nella N₂O_5. Quindi, il loro legame sarà più polare.

• L'accusa formale del N₂O₅ può essere calcolato con la formula FC = N_v - N_lp -1/2 n_bp
• La carica formale presente su ciascun atomo N è 5-0-(8/2) = +1
• La carica formale su ciascun atomo terminale O è 6-6-(2/2) = -1
• La carica formale su un atomo di O a doppio legame è 6-4-(4/2) = 0
• Quindi, ci sono due N contenenti +1 carica formale e due O contenenti -1 carica formale, quindi possono neutralizzarsi a vicenda con la loro carica formale e rendere la molecola neutra.

8. N₂O₅ ibridazione

Sebbene N e O appartengano allo stesso, l'energia orbitale è diversa e per questo motivo subiscono l'ibridazione per creare un legame adeguato. Vediamo l'ibridazione di N₂O₅.

La N centrale nel N₂O₅ è sp² ibridato e può essere confermato dal racconto seguente,

• Possiamo calcolare l'ibridazione con la formula della convenzione, H = 0.5(V+M-C+A),
• Quindi, l'ibridazione di N centrale è, ½(4+2+0+0) = 3 (sp²)
• Un orbitale s e due orbitali p di N sono coinvolti nell'ibridazione.
• Il doppio legame tra N e O non è coinvolto nell'ibridazione.

9. N₂O₅ solubilità

Per verificare la solubilità di N₂O₅ abbiamo usato diversi tipi di solventi dove possono dissociarsi completamente e diventare solubili. Vediamo ora la solubilità di N₂O₅.

N₂O₅ non è solubile in acqua ma reagisce con l'acqua per formare acido nitrico. Perché il pentossido di azoto è una molecola gassosa e per una molecola gassosa è molto difficile solubile in molecole di acqua polare piuttosto può essere adsorbito, ma qui può reagire con una molecola d'acqua per formare una molecola acida.

N₂O₅ può essere solubile in altri solventi seguenti

• Trascurabile in CCl₄
• Parzialmente solubile in CHCl₃
• O qualsiasi solvente organico

10. È N₂O₅ solido o liquido?

Lo stato fisico del N₂O₅ dipende dalla forza di attrazione tra gli atomi e dalla temperatura applicata. Vediamo se N₂O₅ è solido o liquido.

N₂O₅ è una molecola solida, appare come un solido bianco perché l'ossido contiene più doppi legami, quindi la forza di attrazione di van der Waal è molto alta qui e tutti gli atomi sono presenti nelle vicinanze. Quindi, può esistere come una forma solida a temperatura ambiente.

Nella forma solida, adotta una struttura cristallina esagonale e questo tipo di cristallo non è così forte, quindi può fondere a temperatura normale, ecco perché il suo punto di fusione è molto basso.

11. È N₂O₅ polare o non polare?

La polarità della molecola dipende dal valore risultante del momento dipolo e dalla differenza di elettronegatività tra gli atomi. Vediamo se N₂O₅ è polare o no.

N₂O₅ è polare perché ha un momento di dipolo permanente di valore 1.4. Questo momento di dipolo permanente si crea a causa della differenza di elettronegatività tra gli atomi N e O ed inoltre è una molecola asimmetrica, quindi la direzione del momento di dipolo non può essere opposta ad altre. Quindi, la molecola è polare.

A causa della differenza di elettronegatività, c'è un flusso di momento di dipolo che si verifica da N elettropositivo verso atomi di O elettronegativi. Ma la direzione del momento di dipolo è indipendente dall'altra e crea qui un momento di dipolo permanente.

12. È N₂O₅ acido o basico?

La natura acida o basica dell'ossido è determinata quando reagisce con l'acqua e forma quale tipo di molecola. Vediamo se è acido o basico.

N₂O₅ è un ossido acido perché quando reagisce con l'acqua forma acido nitrico, che è un acido forte. Inoltre, lo stato di ossidazione di N è qui +5, quindi esiste al suo stato di ossidazione più elevato e in un'ossidazione più elevata quindi non può essere ulteriormente ossidato e si comporta come acido. Inoltre, gli ossidi non metallici sono acidi.

Ma secondo la teoria di Arrhenius, non può essere rilasciato H⁺ o OH^- poiché manca di entrambi gli ioni, quindi non è né acido né basico di per sé.

13. È N₂O₅ elettrolita?

Per verificare la natura elettrolitica del N₂O₅ dobbiamo vedere il meccanismo di ionizzazione della molecola in una soluzione acquosa. Verifichiamo se N₂O₅ è un elettrolita o no.

N₂O₅ non è un elettrolita, perché quando si scioglie in acqua inizia a reagire con esso e forma un'altra molecola. Quindi, non possiamo prevedere il meccanismo di ionizzazione di N₂O₅ in soluzione acquosa. Quindi, non possiamo concludere se questo sia un elettrolita o meno, perché non può essere solubile in acqua.

Ma l'acido che forma acido nitrico può essere dissociato nella soluzione acquosa per formare particelle cariche e può trasportare elettricità, quindi il suo prodotto per reazione dell'acqua può essere un elettrolita.

14. È N₂O₅ ionico o covalente?

Una molecola è covalente o ionica nota per il suo meccanismo di legame, indipendentemente dal fatto che sia formata dalla condivisione di elettroni o dalla donazione di elettroni. Vediamo se è ionico o covalente.

N₂O₅ è una molecola covalente pura perché si forma dalla condivisione degli elettroni tra atomi N e O, sebbene sia presente un carattere polare parziale nel legame poiché entrambi sono atomi elettronegativi. Ma la N centrale subisce l'ibridazione per creare il legame covalente corretto.

Secondo la regola di Fajan nessuna molecola è % covalente o ionica, la molecola ionica può essere covalente o viceversa, dipende dalla teoria della polarizzabilità.

Conclusione

Il pentaossido di azoto è un ossido molto pericoloso e instabile. Può reagire con diversi tipi di molecole e in chimica organica può incorporare il gruppo nitro in altre funzionalità. L'N è in uno stato di ossidazione + quindi può essere utilizzato anche come agente ossidante forte.

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Biswarup Chandra Dey

Ciao……Sono Biswarup Chandra Dey, ho completato il mio Master in Chimica presso l'Università Centrale del Punjab. La mia area di specializzazione è la Chimica Inorganica. La chimica non è solo leggere riga per riga e memorizzare, è un concetto da comprendere in modo semplice e qui condivido con voi il concetto di chimica che imparo perché vale la pena condividere la conoscenza.