Nitrogenoksider

Nitrogenoksider

Nitrogen er til høyre av oksygen i den periodiske tabell. Nitrogen er mindre electronegative enn oksygen. Alle Ingen obligasjoner er polare bindinger med mer electron tetthet på oksygen atom.
Nitrogen har 5 valence elektroner og er i en rad med en maksimal valence nummer 8. Det er typisk former 3 obligasjoner, og har en enslig par (:NH 3) eller gjør 4 obligasjoner med en positiv ladning (NH4+).
Nitrogen er en av de få elementene som lett danner sterke flere obligasjoner., (Carbon er en annen.) Det er en veldig sterk trippel bånd mellom nitrogen atomer i molekylært nitrogen. N=N bond energi av azider er mindre enn halvparten av strømforbruket til en trippel bond og N-N obligasjoner er ganske svak. Enkelt Ingen obligasjoner er betydelig svakere enn N-H bindinger. En oppsummering av N-X bond energier (i kJ/mol) er under.

de Fleste av nitrogen-forbindelser i atmosfæren, bortsett fra molekylært nitrogen, er nitrogen-og svoveloksider.,

(a) N2O, eller lystgass, og noen IKKE, eller nitrogenoksid er produsert av bakterier i jorda og i havet. Lystgass er relativt unreactive i troposfæren og er den viktigste kilden til salpetersyre og andre nitrogenoksider i stratosfæren. Vi har sett at dette er viktig i kjemi i slekt å ozon ødeleggelse i det stratosfæriske ozonlaget.
(b), nitrogenoksid (NO) resultat av kombinasjonen av O2 og N2 i lyn. Det er en radikal og så er veldig reaktive i atmosfæren. Reaksjon på INGEN med oksygen atom eller ozon produserer nitrogen karbondioksid.,
(c) nitrogendioksid (NO2) er en brun gass, ansvarlig for fargen av fotokjemisk smog. Det er en radikal og så er reaktiv i atmosfæren. Nitrogendioksid er i likevekt med sin fargeløs dimer, N2O4. Synlig lys kan photolyze NO2 til NO og oksygen atom.
(d) Dinitrogen tetraoxide (N2O4) er en fargeløs gass med en veldig svak N-N bond og er i likevekt med NO2.
(e) Andre nøytrale nitrogenoksider inkluderer N2O5 og N2O3.
(f) Nitrogen trioxide (NO3) er en radikal med en gruppert electron på en av oksygen atomer., Sin reaksjon er lik som den hydroxy radikale (HO).

strukturer av NO2, N2O4, og N2O5 nedenfor.

nitrogendioksid Likevekt ved Lave Temperaturer

La oss vurdere dimerization reaksjon av nitrogendioksid.

aktivering barriere for kopling av to nitrogen-sentrert radikaler er så lavt frem reaksjonen er rask., Alle N-N obligasjoner er svake, og dette er særlig svakt på grunn av den frastøtende effekt av formelle positive ladningen på hver nitrogen atom. På grunn av dette, aktivering barriere for omvendt reaksjon er også lav, og omvendt reaksjon er rask.

å Vite Gibbs fri energi endre for reaksjon på 0 grader og 1 atmosfære trykk, kan vi beregne en likevekt konstant og så forholdet mellom de to gassene.

G = – R T lnKeq-9.2 kJ/mol = -9.2 x 103 J/mol = – (8.31 J K-1 mol-1)(273.15 K) lnKeq
4.053 = lnKeq
e4.053 = Keq
57.,6 = Keq = /
Det bør være mer N2O4 på dette lave temperatur enn NO2. Faktisk, for hvert molekyl av NO2, vil det være nesten 7 molekyler av N2O4.

nitrogendioksid Likevekt ved Høy Temperatur

legg Merke til at ligningen definere Gibbs fri energi har et begrep for entalpi,H, og et begrep for entropi,S.,

G0 = H0 – TS0
entalpi sikt er varmen som frigis eller absorbert av den kjemiske reaksjonen. Vi kan forklare entalpi endre ved å se på den relative styrken av obligasjoner laget eller ødelagt. Vanligvis, dette begrepet er store og dominerer Gibbs fri energi verdi.
I nitrogendioksid dimerization imidlertid, entalpi endringen er liten fordi bond blir gjort eller ødelagt er veldig svak. Entropien sikt blir viktig., Dette er spesielt ved høye temperaturer fordi entropien begrepet omfatter temperatur og blir større med temperaturen.
Hva er entropi? Dette er uorden i systemet. Når vi ser på nitrogendioksid dimerization, det er lett å se at bestillingen øker (lidelse eller entropi nedgang) i retning fremover. To, skilt molekyler som er konvertert til en molekyler.

OK, verdien avS vil være negativt fordi entropi nedgang i retning fremover., På 100 grader C, entropien sikt er store nok til å endre tegnet avG. Det er +8.4 kJ/mol ved 100 grader. Dette endrer likevekt konstant:
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 = /
I denne høyere temperatur, monomer er foretrukket over dimer i likevekt. Det vil om 31 molekyler av NO2 for hver N2O4 i likevekt.,

Le Chatelier ‘ s Prinsipp og Press Effekter

Når det er en endring i konsentrasjon, temperatur, volum, eller partialtrykket til et kjemisk system i likevekt, likevekt skift for å motvirke endringer og en ny likevekt er etablert.
Vi kan bruke dette prinsippet til å forutsi hva som ville skje med trykk endringer til NO2/N2O4 likevekt.
Vi kjenner fra ideell gass lov (PV=nRT) at trykket er proporsjonal med antall gass molekyler. Når noen NO2 molekyler dimerize, totalt antall molekyler synker.,
Derfor en økning i trykket skal føre til en ny likevekt som favoriserer N2O4 mer over NO2.
En reduksjon i trykket skal føre til en ny likevekt som favoriserer NO2 over N2O4.
Se en video fra Youtube:

BackCompassTablesIndexIntroductionnext