Oxizi de Azot
de Azot este de a dreptul de oxigen în tabelul periodic. Azotul este mai puțin electronegativ decât oxigenul. Toate legăturile N-O sunt legături polare cu mai multă densitate de electroni pe atomul de oxigen.
azotul are 5 electroni de valență și este într-un rând cu un număr maxim de valență de 8. De obicei formează 3 obligațiuni și are o pereche singură (: NH3) sau face 4 obligațiuni cu o sarcină pozitivă (NH4+).
azotul este unul dintre puținele elemente care formează cu ușurință legături multiple puternice., (Carbonul este altul.) Există o legătură triplă foarte puternică între atomii de azot din azotul molecular. Energia de legătură N=N A azidelor este mai mică de jumătate din energia unei legături triple, iar legăturile N-N sunt destul de slabe. Obligațiunile unice N-O sunt considerabil mai slabe decât obligațiunile N-H. Un rezumat al energiilor bond N-X (în kJ/mol) este mai jos.
cele Mai multe dintre compușii de azot în atmosferă, în afară de azot molecular, sunt oxizii de azot.,
- (a) N2O, sau protoxid de azot, și unele NO, sau oxid nitric, sunt produse de bacterii în sol și în oceane. Oxidul de azot este relativ nereactiv în troposferă și este principala sursă de acid azotic și alți oxizi de azot din stratosferă. Am văzut că acest lucru este important în chimia legată de distrugerea ozonului în stratul de ozon stratosferic.
(B) oxid Nitric (NO) rezultă din combinația de O2 și N2 în lovituri de trăsnet. Este un radical și așa este foarte reactiv în atmosferă. Reacția NO cu atom de oxigen sau ozon produce dioxid de azot.,
(c) dioxidul de azot (NO2) este un gaz brun, responsabil pentru culoarea smogului fotochimic. Este un radical și la fel este reactiv în atmosferă. Dioxidul de azot este în echilibru cu dimerul său incolor, N2O4. Lumina vizibilă poate fotoliza No2 la NO și atomul de oxigen.
(d) tetraoxidul de azot (N2O4) este un gaz incolor cu o legătură n-n foarte slabă și este în echilibru cu NO2.
(E) alți oxizi de azot neutri includ N2O5 și N2O3.
(f) trioxidul de azot (NO3) este un radical cu un electron nepereche pe unul dintre atomii de oxigen., Reactivitatea sa este similară cu cea a radicalului hidroxi (HO).
structurile NO2, N2O4 și N2O5 sunt mai jos.
Dioxid de Azot Echilibru la Temperatură Scăzută
Să ia în considerare reacția de dimerizare a dioxidului de azot.
activarea barieră pentru cuplarea a două azot-centrat radicali este scăzut, astfel încât înainte de reacție este rapid., Toate legăturile N-N sunt slabe, iar aceasta este deosebit de slabă datorită efectului respingător al sarcinii formale pozitive asupra fiecărui atom de azot. Din acest motiv, bariera de activare pentru reacția inversă este de asemenea scăzută, iar reacția inversă este rapidă.
cunoscând schimbarea energiei libere Gibbs pentru reacția la 0 grade și 1 presiune atmosferică, putem calcula o constantă de echilibru și deci raportul dintre cele două gaze.
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 = /
ar trebui să existe mai mult N2O4 la această temperatură scăzută decât NO2. De fapt, pentru fiecare moleculă de NO2, vor exista aproape 7 molecule de N2O4.
Dioxid de Azot Echilibru la Temperatură Ridicată
Observa că ecuația de definire a energiei libere Gibbs include un termen pentru entalpie,H, și un termen pentru entropie,S.,
G0 = H0 – TS0 entalpia termen este căldura eliberată sau absorbită de reacție chimică. Putem explica schimbarea entalpiei uitându-ne la puterea relativă a legăturilor făcute sau rupte. De obicei, acest termen este mare și domină valoarea energetică liberă Gibbs.
în dimerizarea dioxidului de azot cu toate acestea, schimbarea entalpiei este mică, deoarece legătura care se face sau se rupe este foarte slabă. Termenul de entropie devine important., Acest lucru este valabil mai ales la temperaturi ridicate, deoarece termenul de entropie include temperatura și devine mai mare cu temperatura.
ce este entropia? Aceasta este tulburarea sistemului. Când ne uităm la dimerizarea dioxidului de azot, este ușor de observat că ordinea crește (tulburarea sau entropia scade) în direcția înainte. Două molecule separate sunt transformate într-o singură moleculă.
OK, valoarea de
– Uri va fi negativ, deoarece entropia scade în direcția înainte., La 100 ° C, termenul de entropie este suficient de mare pentru a schimba semnulG. este +8,4 kJ/mol la 100 deg. Aceasta modifică constanta de echilibru: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 = /
La această temperatură mai mare, monomerul este favorizat de-a lungul dimer în echilibru. Vor exista aproximativ 31 de molecule de NO2 pentru fiecare N2O4 la echilibru.,
principiul și efectele de presiune ale lui Le Chatelier
când există o modificare a concentrației, temperaturii, volumului sau presiunii parțiale la un sistem chimic la echilibru, echilibrul se schimbă pentru a contracara schimbarea și se stabilește un nou echilibru.
putem folosi acest principiu pentru a prezice ce s-ar întâmpla cu schimbările de presiune la echilibrul NO2/N2O4.
știm din Legea ideală a gazului (PV=nRT) că presiunea este proporțională cu numărul de molecule de gaz. Când unele molecule NO2 dimerizează, numărul total de molecule scade.,
prin urmare, o creștere a presiunii ar trebui să conducă la un nou echilibru care favorizează N2O4 mai mult decât NO2.
o scădere a presiunii ar trebui să conducă la un nou echilibru care favorizează NO2 peste N2O4.
Uita-te la un video de pe Youtube: