Óxidos de nitrogênio (NOX)

O que são óxidos de nitrogênio?

O óxidos de nitrogênio Eles são essencialmente compostos inorgânicos gasosos que contêm ligações entre nitrogênio e átomos de oxigênio. Sua fórmula química do grupo é não_x, indicando que os óxidos têm proporções diferentes de oxigênio e nitrogênio.

Nitrogênio Heads Group 15 da tabela periódica, enquanto oxigênio o grupo 16; Ambos os elementos são membros do período 2. Essa proximidade é a causa de que, nos óxidos, as ligações N-O são de um tipo covalente. Dessa forma, os títulos nos óxidos de nitrogênio são covalentes.

Todas essas ligações podem ser explicadas usando a teoria orbital molecular, que mostra paramagnetismo (um elétron desapareceu no último orbital molecular) de alguns desses compostos. Destes, os compostos mais comuns são óxido nítrico e dióxido de nitrogênio.

A molécula de imagem superior corresponde à estrutura angular na fase gasosa do dióxido de nitrogênio (não₂). Por outro lado, o óxido nítrico (NO) tem uma estrutura linear (considerando a hibridação do SP para ambos os átomos).

Óxidos de nitrogênio são produtos de gases de muitas atividades humanas, desde dirigir um veículo ou fumar cigarros, até processos industriais, como resíduos poluentes. No entanto, naturalmente, não é produzido por reações enzimáticas e ação dos raios em trovoadas: n₂(g) + ou₂(g) => 2no (g)

As altas temperaturas dos raios quebram a barreira energética que impede que essa reação ocorra em condições normais. Qual barreira energética? Aquele formado pelo link triplo nndedor, fazendo a molécula de n₂ Um gás inerte da atmosfera.

Números de oxidação para nitrogênio e oxigênio em seus óxidos

A configuração eletrônica para oxigênio é [ele] 2s²2 p⁴, precisando de apenas dois elétrons para concluir o octeto de sua camada de valência; Isto é, você pode ganhar dois elétrons e ter um número de oxidação igual a -2.

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Por outro lado, a configuração eletrônica para o nitrogênio é [ele] 2s²2 p³, Ser capaz de ganhar até três elétrons para preencher seu octeto de Valência; Por exemplo, no caso de amônia (NH₃) tem um número de oxidação igual a -3. Mas o oxigênio é muito mais eletronegativo que o hidrogênio e "força" o nitrogênio a compartilhar seus elétrons.

Quantos elétrons podem nitrogênio compartilhar oxigênio? Se você compartilhar os elétrons da sua camada de valência, um por um, ele atingirá o limite de cinco elétrons, correspondendo a um número de oxidação de +5.

Consequentemente, dependendo de quantas ligações se forma com oxigênio, os números de oxidação de nitrogênio variam de +1 a +5.

Diferentes formulações e nomenclaturas

Os óxidos de nitrogênio, no aumento da ordem de números de oxidação de nitrogênio, são:

- N₂Ou óxido nitroso (+1)

- Não, óxido nítrico (+2)

- N₂QUALQUER₃, Trioxido de dinitrogênio (+3)

- NÃO₂, dióxido de nitrogênio (+4)

- N₂QUALQUER₅, Pentóxido de dinitrogênio (+5)

 Óxido nitroso (n₂QUALQUER)

O óxido nitroso (ou popularmente conhecido como RIO GAS) é um gás incolor, com um leve cheiro doce e pouco reativo. Pode ser visualizado como um n n₂ (esferas azuis) que adicionou um átomo de oxigênio em uma de suas pontas. É preparado pela decomposição térmica de sais de nitrato e é usado como anestésico e analgésico.

O nitrogênio possui um número de oxidação de +1 nesse óxido, o que significa que não é muito oxidado e sua demanda de elétrons não está premente; No entanto, você só precisa ganhar dois elétrons (um para cada nitrogênio) para se tornar o nitrogênio molecular estável.

Nas soluções básicas e ácidas, as reações são:

N₂Ou (g) ​​+ 2h⁺(AC) + 2E^- => N₂(g) + h₂Ou (l)

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N₂Ou (g) ​​+ h₂Ou (l) + 2e^- => N₂(g) + 2oh^-(AC)

Essas reações, embora termodinamicamente sejam favorecidas pela formação da molécula estável n₂, Eles ocorrem lentamente e os reagentes que doam o par de elétrons devem ser muito fortes agentes redutores.

Óxido nítrico (NO)

Este óxido consiste em um gás incolor, reativo e paramagnético. Como o óxido nitroso, apresenta uma estrutura molecular linear, mas com a grande diferença de que o link n = ou também tem um caractere de link triplo.

Ele não oxida rapidamente no ar para produzir não₂, e, assim, gerar orbitais moleculares mais estáveis ​​com um átomo de nitrogênio mais oxidado (+4).

2no (g) + ou₂(g) => 2no₂(g)

Estudos bioquímicos e fisiológicos estão por trás do papel benigno que esse óxido tem nos organismos vivos.

Não pode formar ligações N-N com outra molécula de não devido à realocação do elétron desapareceu no orbital molecular, que é direcionado mais para o átomo de oxigênio (por sua alta eletronegatividade). O oposto acontece com o não₂, que pode formar dímeros gasosos.

Trioxido de nitrogênio (n₂QUALQUER₃)

As linhas pontilhadas da estrutura indicam ressonância de ligação dupla. Como todos os átomos, eles têm hibridação SP², A molécula é plana e as interações moleculares são eficazes o suficiente para que o trióxido de nitrogênio exista como sólido azul abaixo de -101ºC. A temperaturas mais altas derrete e se dissocia em não e não₂.

Por que se dissociar? Como os números de oxidação +2 e +4 são mais estáveis ​​que +3, apresentam o último no óxido para cada um dos dois átomos de nitrogênio. Isso, novamente, pode ser explicado pela estabilidade dos orbitais moleculares resultantes de desproporção.

Na imagem, o lado esquerdo do n₂QUALQUER₃ corresponde a não, enquanto o lado direito de não₂. Logicamente, é produzido pela coalescência de óxidos anteriores a temperaturas muito frias (-20ºC). Então₂QUALQUER₃ É o anidrido do ácido nitroso (HNO₂).

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Dióxido de nitrogênio e tetróxido (não₂, N₂QUALQUER₄)

Ele nao₂ É um gás marrom ou marrom, reagente e paramagnético. Como um elétron desaparecido, é medido (link) com outra molécula de gás de não₂ Para formar tetróxido de nitrogênio, gás incolor, estabelecendo um equilíbrio entre as duas espécies químicas:

2₂(g) n₂QUALQUER₄(g)

É um agente oxidante venenoso e versátil, capaz de desproporção em suas reações redox em íons (oxoaniões) não₂^- e não₃^- (gerando chuva ácida), ou no não.

Da mesma forma, o não₂ Está envolvido em reações atmosféricas complexas, causando variações nas concentrações de ozônio (ou₃) em níveis terrestres e estratosfera.

Pentóxido de dinitrogênio (n₂QUALQUER₅)

O pentóxido de dinitrogênio é um sólido cristalino, anidrido de ácido nítrico (HNO₃), E é a maneira mais oxidada, portanto, mais oxidante de nitrogênio. Em uma fase gasosa, apresenta uma estrutura molecular como ilustra a imagem, mas em fase sólida o óxido é composto de íons não₂⁺ e não₃^-.

Quando é hidratado, gera hno₃, e em maiores concentrações de oxigênio ácido são protonadas principalmente com carga parcial positiva -ou⁺-H, acelerando reações redox

Referências

1. Askiitians. ((2006-2018)). Askiitians. Recuperado em 29 de março de 2018, de Askiitians: Askiitians.com
2. Encyclopaedia Britannica, Inc. (2018). Enciclopédia Britannica. Recuperado em 29 de março de 2018, da Britannica Encyclopaedia: Britannica.com
3. Tox Town. (2017). Tox Town. Recuperado em 29 de março de 2018, de Tox Town: Toxtown.Nlm.NIH.Gov
4. Professora Patricia Shaley. (2010). Óxidos de nitrogênio na atmosfera. Universidade de Illinois. Recuperado em 29 de março de 2018, de: Butane.Chem.Uiuc.Edu
5. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. Em Os elementos do grupo 15. (quarta edição., p. 361-366). Mc Graw Hill