Stikstofoxiden

stikstofoxiden

stikstof staat rechts van zuurstof in het periodiek systeem. Stikstof is minder elektronegatief dan zuurstof. Alle N-O-bindingen zijn polaire bindingen met meer elektronendichtheid op het zuurstofatoom.
stikstof heeft 5 valentie-elektronen en staat op een rij met een maximaal valentiegetal van 8. Het vormt meestal 3 bindingen en heeft een eenzaam paar (: NH3) of Maakt 4 bindingen met een positieve lading (NH4+).
stikstof is een van de weinige elementen die gemakkelijk sterke meervoudige bindingen vormen., (Koolstof is een ander.) Er is een zeer sterke drievoudige binding tussen stikstofatomen in moleculaire stikstof. De N=N-bindingsenergie van aziden is minder dan de helft van de energie van een drievoudige binding en N-N-banden zijn vrij zwak. Enkelvoudige N-O-bindingen zijn aanzienlijk zwakker dan n-H-bindingen. Een samenvatting van n-X bond energieën (in kJ/mol) is hieronder.

de meeste stikstofverbindingen in de atmosfeer, met uitzondering van moleculaire stikstof, zijn stikstofoxiden.,

(a) N2O, of distikstofoxide, en sommige NO, of stikstofmonoxide, worden geproduceerd door bacteriën in de bodem en in de oceanen. Lachgas is relatief onwerkzaam in de troposfeer en is de belangrijkste bron van salpeterzuur en andere stikstofoxiden in de stratosfeer. We hebben gezien dat dit belangrijk is in de chemie gerelateerd aan ozonvernietiging in de stratosferische ozonlaag. stikstofmonoxide (NO) is het resultaat van de combinatie van O2 en N2 bij blikseminslagen. Het is een radicale en dus zeer reactief in de atmosfeer. Reactie van NO met zuurstofatoom of ozon produceert stikstofdioxide.,stikstofdioxide (No2) is een bruin gas, dat verantwoordelijk is voor de kleur van fotochemische smog. Het is een radicale en dus is reactief in de atmosfeer. Stikstofdioxide is in evenwicht met zijn kleurloze dimeer, N2O4. Zichtbaar licht kan NO2 fotolyzeren tot NO en zuurstofatoom.
(d) Dinitrogeentetraoxide (N2O4) is een kleurloos gas met een zeer zwakke n-N binding en is in evenwicht met NO2.andere neutrale stikstofoxiden zijn N2O5 en N2O3.
(f) Stikstoftrioxide (NO3) is een radicaal met een ongepaarde elektron op een van de zuurstofatomen., De reactiviteit is vergelijkbaar met die van het hydroxyradicaal (HO).

De structuren van NO2, N2O4 en N2O5 zijn hieronder.

Stikstofdioxideevenwicht bij lage temperatuur

laten we eens kijken naar de dimerisatiereactie van stikstofdioxide.

De activeringsbarrière voor de koppeling van de twee stikstof-gecentreerde radicalen is laag, zodat de voorwaartse reactie snel is., Alle n-N bindingen zijn zwak en deze is vooral zwak vanwege het afstotende effect van de formele positieve lading op elk stikstofatoom. Wegens dit, is de activeringsbarrière voor de omgekeerde reactie ook laag en is de omgekeerde reactie snel. als we de Gibbs vrije energieverandering kennen voor de reactie bij 0 graden en 1 Atmosferische druk, kunnen we een evenwichtsconstante berekenen en dus de verhouding van de twee gassen.

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 = /
er moet meer N2O4 zijn bij deze lage temperatuur dan NO2. In feite, voor elk molecuul van NO2, zullen er bijna 7 molecules van N2O4 zijn.

Stikstofdioxideevenwicht bij hoge temperatuur

merk op dat de vergelijking die Gibbs-vrije energie definieert een term voor enthalpie bevat,H, en een term voor entropie,S.,

G0 = H0 – TS0
warmte die door de chemische reactie wordt afgegeven of geabsorbeerd. We kunnen de enthalpie verandering verklaren door te kijken naar de relatieve sterkte van de banden gemaakt of gebroken. Meestal is deze term groot en domineert de Gibbs vrije energiewaarde.
in de dimerisatie van stikstofdioxide is de enthalpieverandering echter klein omdat de binding die wordt gemaakt of verbroken zeer zwak is. De term entropie wordt belangrijk., Dit geldt vooral bij hoge temperatuur, omdat de term entropie de temperatuur omvat en groter wordt met de temperatuur.
Wat is entropie? Dit is de stoornis van het systeem. Als we kijken naar de stikstofdioxide dimerisatie, is het gemakkelijk om te zien dat de orde toeneemt (stoornis of entropie afneemt) in de voorwaartse richting. Twee, gescheiden moleculen worden omgezet in één moleculen.

OK, de waarde vanS zal negatief zijn omdat de entropie in de voorwaartse richting afneemt., Bij 100 ° C is de entropieterm groot genoeg om het teken vanG te veranderen. Dit verandert het evenwicht constante:
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 = /
Bij deze hogere temperatuur, het monomeer wordt begunstigd over de dimeer in het evenwicht. Er zullen ongeveer 31 moleculen van NO2 voor elke N2O4 bij evenwicht.,het principe en de drukeffecten van Le Chatelier wanneer er een verandering is in concentratie, temperatuur, volume of partiële druk in een chemisch systeem bij evenwicht, verschuift het evenwicht om de verandering tegen te gaan en wordt een nieuw evenwicht tot stand gebracht.we kunnen dit principe gebruiken om te voorspellen wat er zou gebeuren met drukveranderingen in het NO2/N2O4-evenwicht.we weten uit de ideale gaswet (PV = nRT) dat de druk evenredig is met het aantal gasmoleculen. Wanneer sommige NO2 molecules dimeriseren, neemt het totale aantal molecules af.,daarom zou een toename van de druk moeten leiden tot een nieuw evenwicht dat N2O4 meer bevoordeelt dan NO2.een daling van de druk zou moeten leiden tot een nieuw evenwicht dat NO2 boven N2O4 verkiest.
Bekijk een video van Youtube:

Backcompasstablesindexintroductie volgende