Struttura e caratteristiche di Na3N Lewis (13 fatti completi)

Na3N o nitruro di sodio è il nitruro ternario di un composto di metallo alcalino avente un peso molecolare di 82.97 g/mol. Ora parleremo di Na3N in dettaglio.

Na3N può essere pensato come una molecola di ammoniaca in cui tutti e tre gli atomi di H sono sostituiti dai tre atomi di sodio. La disposizione della molecola è come l'ammoniaca, che è una parte tetraedrica. Le coppie solitarie di N sono anche coinvolte nella geometria e nell'ibridazione. Appare di colore blu scuro.

Può essere sintetizzato dalla decomposizione termica di NaNH2 o normale reazione tra atomi di Na e N. In questo articolo, spieghiamo le proprietà molecolari di NaN3 insieme alla sua ibridazione, solubilità, polarità e angolo di legame con una spiegazione adeguata nella sezione seguente dell'articolo.

1. Come disegnare Na3N struttura lewis

La struttura di Lewis può darci un'idea corretta del legame, degli elettroni di valenza, della forma e dell'angolo di legame. Ora proviamo a disegnare la struttura lewis di Na3N in pochi passi.

Contando il numero totale di elettroni di valenza

Gli elettroni sono coinvolti nell'orbitale di valenza e nella formazione del legame per il Na3N, d'altra parte, possiamo dire che ogni Na e N hanno contribuito in totale a 8 elettroni di valenza per la molecola che è responsabile della proprietà chimica della molecola.

Scegliere l'atomo centrale

Dopo aver contato gli elettroni di valenza totali, dobbiamo scegliere l'atomo centrale per la molecola. La scelta di un atomo centrale è una parte molto importante perché tutti gli atomi circostanti sono collegati ad esso. In base alle dimensioni e all'elettronegatività scegliamo N come atomo centrale per il Na3Molecola N.

Soddisfacente l'ottetto

Ogni atomo in una molecola dopo la formazione del legame dovrebbe essere soddisfatto dal loro completamento dell'ottetto per soddisfare il loro orbitale di valenza e ottenere la stabilità del gas nobile. Per completare l'ottetto ogni atomo dovrebbe condividere o prendere un numero adeguato di elettroni nell'orbitale di valenza. Gli elettroni totali richiesti secondo l'ottetto sono 14.

Soddisfare la valenza

Ogni atomo dovrebbe formare un numero uguale di legami alla sua valenza. Gli elettroni di valenza sono 8 e gli elettroni dell'ottetto saranno 14, quindi i restanti 14-8 = 6 elettroni dovrebbero essere accompagnati da 6/2 = 3 legami. N ha valenza stabile 3 e forma 3 legami con tre atomi di Na e ogni Na forma un singolo legame con N.

Assegna le coppie solitarie

Ci saranno un minimo di tre legami presenti nella molecola Na3N e successivamente, se gli elettroni vengono lasciati, vengono utilizzati nella formazione di legami (se necessario) o esistono come coppie solitarie su atomi particolari. Solo N contiene una coppia solitaria perché ha cinque elettroni di valenza e forma tre legami che condividono tre elettroni.

2. Na3N elettroni di valenza

Gli elettroni di valenza sono quelli presenti nell'orbitale più esterno e responsabili delle proprietà chimiche di un atomo. Contiamo gli elettroni di valenza presenti per NaN3.

Il numero totale di elettroni di valenza viene contato come 8 dove gli elettroni contribuiscono anche dai 3 atomi di Na e anche da 1 atomo di N. Quindi, gli elettroni di valenza totali sono la somma degli elettroni di valenza per i singoli atomi. Dobbiamo contare gli elettroni di valenza dei singoli atomi e poi sommarli.

  • La configurazione elettronica di Na è [Ne]3s1
  • Quindi, l'elettrone di valenza per ogni atomo di Na è 1
  • La configurazione elettronica di N è [He]2s22p3
  • Quindi, la configurazione elettronica per l'atomo N è 5
  • Quindi, gli elettroni di valenza totali per NaN3 sono (1*3) + 5 =8

3. Na3N lewis struttura coppie solitarie

Il numero di coppie solitarie è costituito dagli elettroni rimanenti dagli elettroni di valenza per legare gli elettroni partecipanti. Calcoliamo le coppie solitarie di Na3N.

Le coppie solitarie totali presenti sul Na3N è 1 coppia, il che significa solo 2 coppie di elettroni solitari e quegli elettroni provengono dall'orbitale di valenza di N. perché N ha 5 elettroni inclusi entrambi gli orbitali di valenza e solo tre elettroni sono usati nella formazione del legame, quindi gli elettroni rimanenti esistono come coppia solitaria .

  • La formula da calcolare per le coppie solitarie è, coppie solitarie = elettroni presenti nell'orbitale di valenza - elettroni coinvolti nella formazione del legame
  • Le coppie solitarie presenti su ciascun atomo di Na sono 1-1 = 0
  • Le coppie solitarie presenti sull'atomo N sono 5-3 = 2
  • Quindi, N contiene solo 1 coppia di elettroni e questo è il totale delle coppie solitarie su NaN3 molecola.

4. NaN3 regola dell'ottetto della struttura di lewis

Dopo la formazione del legame, la regola dell'ottetto viene applicata alla molecola completando l'orbitale di valenza con un numero adeguato di elettroni. Verifichiamo l'ottetto di NaN3.

Per il completamento degli ottetti, Na e N necessitano rispettivamente di uno e tre elettroni perché hanno uno e cinque elettroni di valenza nel loro orbitale di valenza. Quindi, gli elettroni totali richiesti per l'ottetto sono 6+8 = 14 ma gli elettroni di valenza sono disponibili a 8, quindi gli elettroni rimanenti sono riempiti dall'ottetto.

Ci saranno 14-8 = 6 elettroni condivisi dai 6/2 = 3 legami necessari per il NaN3 molecola e ogni Na forma un singolo legame con N in questo modo N crea tre singoli legami per completare l'ottetto di N e Na. Quindi, condividendo gli elettroni, ogni atomo nel NaN3 ha completato la sua valenza orbitale e ottetto.

5. NaN3 forma della struttura lewis

La forma molecolare di NaN3 è determinato dalla teoria VSEPR e dalla presenza dell'atomo centrale e di altri atomi. Prevediamo la forma del NaN3.

La forma molecolare del NaN3 attorno all'atomo N centrale è piramidale trigonale che può essere determinato dalla tabella seguente.

Molecolare
Formula
No. di
coppie di legami
No. di
coppie solitarie
Forma  Geometria    
AX10Lineare  Lineare
AX2        20Lineare  Lineare  
AXE       11Lineare  Lineare  
AX330Trigonale
planare
Trigonale
Planar
AX2E     21piegatoTrigonale
Planar
AXE2     12Lineare  Trigonale
Planar
AX440TetraedricoTetraedrico
AX3E     31Trigonale
piramidale        
Tetraedrico
AX2E2                2piegatoTetraedrico
AXE3                     13Lineare  Tetraedrico
AX550trigonal
bipiramidale
trigonal
bipiramidale
AX4E     41altalenatrigonal
bipiramidale
AX3E2    32a forma di t         trigonal
bipiramidale
AX2E3    23lineare   trigonal
bipiramidale
AX660ottaedricoottaedrico
AX5E     51             quadrato
piramidale   
ottaedrico
AX4E2                    42quadrato
piramidale 
ottaedrico
Tabella VSEPR
Schermata 2022 09 23 210139
NaN3 Forma Molecolare

La forma della molecola tetra coordinata è tetraedrica dove la repulsione è molto minima, ma se un legame viene sostituito da coppie solitarie, la forma cambierà in piramidale trigonale come AXE3Molecola di tipo E secondo la teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), NaN3 adottò la forma piramidale trigonale.

6. Na3Angolo della struttura di N lewis

L'angolo di legame del Na3N dipende dall'orientamento di N e tre atomi di Na in una forma piramidale trigonale. Calcoliamo l'angolo di legame del Na3N.

L'angolo di legame Na-N-Na è di circa 1070, a causa delle tre coppie di legami e di una repulsione di una coppia solitaria, la molecola diminuisce il suo angolo di legame dal valore ideale di 109.50. la forma della molecola ha deviato dalla forma ideale da tetraedrica a piramidale trigonale, quindi anche l'angolo di legame è cambiato.

Schermata 2022 09 23 210128
NaN3 Angolo di legame
  • Ora proviamo a unire l'angolo di legame teorico con il valore calcolato dell'angolo di legame dalla sua 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 sp3 ibridato, quindi il carattere s qui è 1/4th
  • Quindi, l'angolo di legame è, COSθ = {(1/4)} / {(1/4)-1} =-( 1/3)
  • Θ = COS-1(-1/2) = 109.50
  • Ma la forma della molecola cambia, quindi anche l'angolo di legame viene ridotto.
  • Quindi, il valore dell'angolo di legame è valore calcolato e il valore teorico è uguale.

7. Na3Carica formale della struttura di N lewis

Le carica formale è un concetto ipotetico assumendo uguale elettronegatività per tutti gli atomi per prevedere la carica. Calcoliamo ora la carica formale di Na3N.

L'accusa formale mostrata dal Na3La molecola N è 0 perché la molecola Na3N è di natura neutra. La carica accumulata dal catione e dall'anione è completamente neutralizzata in questa molecola. Gli atomi di Na elettropositivi sono neutralizzati dagli atomi di azoto elettronegativi dalla carica di valenza.

  • La molecola è neutra nel calcolo della carica formale mediante la formula, carica formale = Nv - Nlp -1/2 nbp
  • La carica formale presente sul Naatom è 1-0-(2/2) = 0
  • La carica formale presente sullo ione ioduro è 5-2-(6/2) = 0
  • Quindi, la carica formale di Na e Nare è rispettivamente 0 e 0, quindi il valore è uguale e zero, quindi si neutralizzano a vicenda e rendono la molecola neutra

8. Na3Ibridazione N

L'atomo centrale N subisce ibridazione perché ha orbitali diversi di diversa energia per creare un legame covalente. Vediamo l'ibridazione del Na3N.

N è sp3 ibridato dove sono presenti le sue coppie solitarie uno di orbitale ibridato che può essere confermato dalla tabella seguente.

Structure   ibridazione
APPREZZIAMO  
Stato di
ibridazione
di atomo centrale
Angolo di legame
1.Lineare         2         sp/sd/pd1800
2. Pianificatore
trigonal      
3sp2                   1200
3.Tetraedrico 4sd3/sp3109.50
4.Trigonale
bipiramidale
5sp3g/dsp3900 (assiale),
1200(equatoriale)
5.Ottaedrico   6        sp3d2/ D2sp3900
6.Pentagonale
bipiramidale
7sp3d3/d3sp3900, 720
Tabella di ibridazione
  • Possiamo calcolare l'ibridazione con la formula della convenzione, H = 0.5(V+M-C+A),
  • Quindi, l'ibridazione di N centrale è, ½(5+3+0+0) = 4 (sp3)
  • Un orbitale s e tre orbitali p di N sono coinvolti nell'ibridazione.
  • La coppia solitaria sopra la N è coinvolta nell'ibridazione.

9. Na3Solubilità N

La solubilità della molecola covalente dipende dalla tendenza del legame H e dall'entità della dissociazione. Vediamo se Na3N è solubile in acqua o meno.

Na3N è solubile in acqua perché la presenza dell'atomo N elettronegativo di dimensioni inferiori può essere in grado di formare legami H con le coppie solitarie della molecola d'acqua. Inoltre, il catione Na+ può attrarre la molecola d'acqua per il suo potenziale ionico e diventa solubile in acqua.

A parte l'acqua Na3N può essere solubile in altri solventi seguenti

  • CCl4
  • CHCl3
  • DMSO
  • Benzene
  • toluene

10. È Na3N solido o liquido?

La maggior parte delle molecole covalenti ha un'energia di interazione inferiore tra gli atomi costituenti. Ora vediamo se Na3N è di natura solida o liquida.

Na3N è una molecola covalente solida perché il valore di attrazione di van der Waal nella molecola è molto alto, quindi tutti gli atomi esistono in stretta vicinanza l'uno all'altro. Nella forma cristallina, esiste come cubico in cui ogni atomo di Na è circondato da quattro atomi di N e ogni atomo di N è anche circondato da quattro atomi di Na.

A temperatura ambiente si presenta come cristallo solido marrone rossastro o blu scuro.

11. È Na3N polare o non polare?

La molecola covalente mostra caratteri sia polari che non polari in base alla geometria che hanno adottato. Vediamo se Na3N è polare o non polare.

Na3N è una molecola polare a causa della sua forma piramidale, che è asimmetrica. Esistono tre flussi di momenti di dipolo dall'atomo di Na elettropositivo agli atomi di N elettronegativi. Ma non si osserverà alcuna direzione opposta del momento dipolo a causa della forma molecolare e mostrando un momento di dipolo risultante.

Schermata 2022 09 23 210152 1
NaN3 Dipolo - Momento

Inoltre, l'angolo di legame tra Na e N rende la molecola polare per il suo orientamento.

12. È Na3N acido o basico?

L'acidità o basicità dipende dalla capacità di donare protone o idrossido nella soluzione acquosa. Vediamo se Na3N è acido o basico.

Na3N è di natura né acida né basica perché è formato dalla reazione di neutralizzazione tra un composto acido (acido cloridrico) e un composto base (idrossido di sodio). Quindi, non ha alcun carattere particolare. Anche non ha alcun protone acido o ione idrossido.

Ma la coppia solitaria sopra la N può essere donata per la presenza di orbitale ibridato quindi può essere delocalizzato e per questo motivo funge da base lewis.

13. È Na3elettrolita N?

La natura elettrolitica delle molecole covalenti è bassa rispetto alle molecole ioniche perché sono attratte da una forza debole. Vediamo se Na3N è un elettrolita oppure no.

Na3N è un elettrolita forte perché può dissociarsi in due particelle altamente cariche Na+ e N3-. A causa della formazione di questi due tipi di ioni nella soluzione acquosa, anche la soluzione si carica e trasporta elettricità molto facilmente.

14. È Na3N ionico o covalente?

La natura del legame dell'atomo centrale dipende dall'ibridazione o dalla forte forza di interazione. Discutiamo se Na3N è ionico o covalente.

Na3N è di natura leggermente ionica insieme a un carattere covalente perché nessuna molecola è ionica o covalente pura al 100% a seconda della teoria della polarizzabilità della regola di Fajan. L'N centrale sta subendo ibridazione come una molecola covalente ma Na+ ha un potenziale ionico più elevato, può essere una parte anionica polarizzata.

Conclusione

Na3N è una base lewis inorganica in cui la coppia solitaria sopra N può essere donata al centro povero di elettroni e partecipare alle varie reazioni. Non ha punto di fusione anche a temperature più elevate si è decomposto in forma elementare di colore nero.

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