Óxidos de Nitrógeno
el Nitrógeno es el derecho de oxígeno en la tabla periódica. El nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno. Todos los enlaces N-O son enlaces polares con más densidad electrónica en el átomo de oxígeno.el nitrógeno tiene 5 electrones de Valencia y está en una fila con un número máximo de Valencia de 8. Típicamente forma 3 enlaces y tiene un par solitario (: NH3) o hace 4 Enlaces con una carga positiva (NH4+).el nitrógeno es uno de los pocos elementos que forma fácilmente enlaces múltiples fuertes., (El carbono es otro.) Hay un enlace triple muy fuerte entre los átomos de nitrógeno en el nitrógeno molecular. La energía del enlace n = n de azidas es menos de la mitad de la energía de un enlace triple y los enlaces N-N son bastante débiles. Los enlaces n-O simples son considerablemente más débiles que los enlaces N-H. Un resumen de las energías del enlace N-X (en kJ/mol) está abajo.
la Mayoría de los compuestos de nitrógeno en la atmósfera, aparte de nitrógeno molecular, son los óxidos de nitrógeno.,
- (a) el N2O, u óxido nitroso, y algunos NO, u óxido nítrico, son producidos por bacterias en el suelo y en los océanos. El óxido nitroso es relativamente poco reactivo en la troposfera y es la principal fuente de ácido nítrico y otros óxidos de nitrógeno en la estratosfera. Hemos visto que esto es importante en la química relacionada con la destrucción de ozono en la capa de ozono estratosférica. B) el óxido nítrico (NO) resulta de la combinación de O2 y N2 en los rayos. Es un radical y por lo tanto es muy reactivo en la atmósfera. La reacción del NO con el átomo de oxígeno o el ozono produce dióxido de nitrógeno.,(c) el dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas marrón, responsable del color del smog fotoquímico. Es un radical y por lo tanto es reactivo en la atmósfera. El dióxido de nitrógeno está en equilibrio con su dímero incoloro, N2O4. La luz Visible puede fotolizar NO2 a no y el átomo de oxígeno.
(d) el tetraóxido de dinitrógeno (N2O4) es un gas incoloro con un enlace n-N muy débil y está en equilibrio con NO2.e) otros óxidos de nitrógeno neutros incluyen el N2O5 y el N2O3.
(f) el trióxido de nitrógeno (NO3) es un radical con un electrón no emparejado en uno de los átomos de oxígeno., Su reactividad es similar a la del radical hidroxi (HO).
Las estructuras de NO2, N2O4 y N2O5 están por debajo.
Dióxido de Nitrógeno Equilibrio a Baja Temperatura
Vamos a considerar la dimerización de la reacción del dióxido de nitrógeno.
La barrera de activación para el acoplamiento de los dos radicales centrados en nitrógeno es baja, por lo que la reacción hacia adelante es rápida., Todos los enlaces N-N son débiles y este especialmente débil debido al efecto repulsivo de la carga positiva formal en cada átomo de nitrógeno. Debido a esto, la barrera de activación para la reacción inversa también es baja y la reacción inversa es rápida. conociendo el cambio de energía libre de Gibbs para la reacción a 0 grados y 1 presión atmosférica, podemos calcular una constante de equilibrio y así la relación de los dos gases.
G = – R T lnKeq-9.2 kJ/mol = -9.2 x 103 J/mol = – (8.31 J K-1 mol-1)(273.15 K) lnKeq4.053 = lnKeq
e4.053 = Keq
57.,6 = Keq = /
debería haber más N2O4 a esta baja temperatura que NO2. De hecho, por cada molécula de NO2, habrá casi 7 moléculas de N2O4.
equilibrio de dióxido de nitrógeno a alta temperatura
observe que la ecuación que define la energía libre de Gibbs incluye un término para entalpía,H, y un término para entropía,S.,
G0 = H0 – TS0 El término de entalpía es el calor liberado o absorbido por la reacción química. Podemos explicar el cambio de entalpía mirando la fuerza relativa de los enlaces hechos o rotos. Por lo general, este término es grande y domina el valor de energía libre de Gibbs.
en la dimerización de dióxido de nitrógeno sin embargo, el cambio de entalpía es pequeño porque el enlace que se hace o se rompe es muy débil. El término entropía se vuelve importante., Esto es especialmente cierto a altas temperaturas porque el término entropía incluye la temperatura y se vuelve más grande con la temperatura.¿qué es la entropía? Este es el desorden del sistema. Cuando observamos la dimerización del dióxido de nitrógeno, es fácil ver que el orden aumenta (el desorden o la entropía disminuye) en la dirección hacia adelante. Dos moléculas separadas se convierten en una molécula.
OK, el valor de
S será negativo porque la entropía disminuye en la dirección hacia adelante., A 100 grados C, el término de entropía es lo suficientemente grande como para cambiar el signo deG. es +8.4 kJ / mol a 100 grados. Esto cambia la constante de equilibrio:G = – R T lnKeq+8.4 kJ/mol = 8,4 x 103 J/mol = – (8.31 J K-1 mol-1)(373.15 K) lnKeq-2.7 = lnKeq
e-2.7 = Keq
0.066 = Keq = /
En este aumento de temperatura, el monómero es favorecida sobre el dímero en el equilibrio. Habrá alrededor de 31 moléculas de NO2 por cada N2O4 en equilibrio.,
El principio y los efectos de presión de Le Chatelier
cuando hay un cambio en la concentración, la temperatura, el volumen o la presión parcial de un sistema químico en equilibrio, el equilibrio cambia para contrarrestar el cambio y se establece un nuevo equilibrio.podemos usar este principio para predecir lo que sucedería con los cambios de presión en el equilibrio NO2 / N2O4.sabemos por la ley del gas ideal (PV = nRT) que la presión es proporcional al número de moléculas de gas. Cuando algunas moléculas de NO2 dimerizan, el número total de moléculas disminuye.,
Por lo tanto, un aumento de la presión debería conducir a un nuevo equilibrio que favorezca más al N2O4 que al NO2.
una disminución de la presión debería conducir a un nuevo equilibrio que favorezca el NO2 sobre el N2O4.
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