Oxydes d'azote (NOx)

Que sont les oxydes d'azote?

Les oxydes d'azote Ce sont essentiellement des composés inorganiques gazeux qui contiennent des liaisons entre l'azote et les atomes d'oxygène. Sa formule chimique de groupe n'est pas_X, indiquant que les oxydes ont des proportions différentes d'oxygène et d'azote.

Les têtes d'azote sont le groupe 15 du tableau périodique, tandis que l'oxygène le groupe 16; Les deux éléments sont membres de la période 2. Cette proximité est la cause que dans les oxydes, les liaisons N-O sont de type covalent. De cette façon, les liaisons dans les oxydes d'azote sont covalentes.

Toutes ces liaisons peuvent être expliquées en utilisant la théorie orbitale moléculaire, qui montre le paramagnétisme (un électron a disparu dans la dernière orbitale moléculaire) de certains de ces composés. Parmi ceux-ci, les composés les plus courants sont l'oxyde nitrique et le dioxyde d'azote.

La molécule d'image supérieure correspond à la structure angulaire dans la phase gazeuse du dioxyde d'azote (non₂). En revanche, l'oxyde nitrique (NO) a une structure linéaire (considérant l'hybridation SP pour les deux atomes).

Les oxydes d'azote sont le produit à gaz de nombreuses activités humaines, de conduire un véhicule ou de fumer des cigarettes, à des processus industriels tels que la pollution des déchets. Cependant, naturellement, il n'est pas produit par les réactions enzymatiques et l'action des rayons dans les orages: n₂(g) + ou₂(g) => 2No (g)

Les températures élevées des rayons brisent la barrière d'énergie qui empêche cette réaction de se produire dans des conditions normales. Quelle barrière d'énergie? Qui formé par le lien triple n≡n, faisant la molécule de n₂ Un gaz inerte de l'atmosphère.

Nombres d'oxydation pour l'azote et l'oxygène dans ses oxydes

La configuration électronique de l'oxygène est [il] 2S²2 P⁴, besoin de seulement deux électrons pour compléter l'octet de sa couche de valence; C'est-à-dire que vous pouvez gagner deux électrons et avoir un nombre d'oxydation égal à -2.

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D'un autre côté, la configuration électronique de l'azote est [il] 2s²2 P³, être capable de gagner jusqu'à trois électrons pour remplir son octet de Valence; Par exemple, dans le cas de l'ammoniac (NH₃) a un nombre d'oxydation égal à -3. Mais l'oxygène est beaucoup plus électronégatif que l'hydrogène et «force» l'azote pour partager ses électrons.

Combien d'électrons peuvent partager de l'azote à partager l'oxygène? Si vous partagez les électrons de votre couche de valence un par un, il atteindra la limite de cinq électrons, correspondant à un nombre d'oxydation de +5.

Par conséquent, selon le nombre de liaisons qu'il forme avec l'oxygène, les nombres d'oxydation de l'azote varient de +1 à +5.

Différentes formulations et nomenclatures

Les oxydes d'azote, dans l'ordre croissant des nombres d'oxydation de l'azote, sont:

- N₂Ou, oxyde nitreux (+1)

- Non, oxyde nitrique (+2)

- N₂SOIT₃, Trioxyde de dinitrogen (+3)

- NON₂, dioxyde d'azote (+4)

- N₂SOIT₅, Dinitrogen Pentoxyde (+5)

 Oxyde nitreux (n₂SOIT)

L'oxyde nitreux (ou populairement connu sous le nom de gaz de rire) est un gaz incolore, avec une légère odeur sucrée et peu réactive. Il peut être visualisé comme un n n₂ (sphères bleues) qui a ajouté un atome d'oxygène à l'une de ses extrémités. Il est préparé par la décomposition thermique des sels de nitrate et est utilisé comme anesthésique et analgésique.

L'azote a un nombre d'oxydation de +1 dans cet oxyde, ce qui signifie qu'il n'est pas très oxydé et que sa demande d'électrons n'est pas pressante; Cependant, il vous suffit de gagner deux électrons (un pour chaque azote) pour devenir l'azote moléculaire stable.

Dans les solutions de base et acide, les réactions sont:

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

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

Ces réactions, bien que thermodynamiquement sont favorisées par la formation de la molécule stable n₂, Ils se produisent lentement et les réactifs donnant la paire d'électrons doivent être des agents de réduction très forts.

Oxyde nitrique (NO)

Cet oxyde se compose d'un gaz incolore, réactif et paramagnétique. Comme l'oxyde nitreux, il présente une structure moléculaire linéaire, mais avec la grande différence que le lien n = ou a également un caractère triple lien.

Il ne s'oxyde pas rapidement dans l'air pour produire non₂, et générer ainsi des orbitales moléculaires plus stables avec un atome d'azote plus oxydé (+4).

2No (g) + ou₂(g) => 2No₂(g)

Les études biochimiques et physiologiques sont à l'origine du rôle bénin de cet oxyde dans les organismes vivants.

Il ne peut pas former des liaisons N-N avec une autre molécule de non due à la relocalisation de l'électron a disparu dans l'orbitale moléculaire, qui est davantage dirigée vers l'atome d'oxygène (par sa haute électronégativité). L'inverse se produit avec le non₂, qui peut former des dímeros gazeux.

Trioxyde d'azote (n₂SOIT₃)

Les lignes pointillées de la structure indiquent une résonance à double liaison. Comme tous les atomes, ils ont une hybridation SP², La molécule est plate et les interactions moléculaires sont suffisamment efficaces pour que le trioxyde d'azote existe sous la forme d'un solide bleu en dessous de -101 ° C. À des températures plus élevées, fonte et se dissocie en non et non₂.

Pourquoi se dissocie? Parce que les nombres d'oxydation +2 et +4 sont plus stables que +3, présentent ce dernier dans l'oxyde pour chacun des deux atomes d'azote. Ceci, encore une fois, peut s'expliquer par la stabilité des orbitales moléculaires résultant de la disproportion.

Dans l'image, le côté gauche du n₂SOIT₃ correspond à non, tandis que le côté droit de non₂. Logiquement, il est produit par la coalescence des oxydes précédents à des températures très froides (-20ºC). Alors₂SOIT₃ C'est l'anhydride de l'acide nitreux (HNO₂).

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Dioxyde d'azote et tétroxyde (non₂, N₂SOIT₄)

Lui non₂ C'est un gaz brun ou brun, réactif et paramagnétique. Comme l'électron disparu l'a, il est mesuré (lien) avec une autre molécule de gaz de non₂ Pour former du tétroxyde d'azote, du gaz incolore, établissant un équilibre entre les deux espèces chimiques:

2₂(g) n₂SOIT₄(g)

C'est un agent oxydant toxique et polyvalent, capable de disproportionner dans ses réactions redox sur les ions (oxoanions) et non₂^- et non₃^- (générer des pluies acides), ou dans le non.

De même, le non₂ Il est impliqué dans des réactions atmosphériques complexes provoquant des variations des concentrations d'ozone (ou₃) aux niveaux terrestres et à la stratosphère.

Pentoxyde de dinitrogen (n₂SOIT₅)

Le pentoxyde de dinitrogen est un solide cristallin, l'anhydride d'acide nitrique (HNO₃), Et c'est la manière la plus oxydée, par conséquent, plus oxydant d'azote. En phase gazeuse, il présente une structure moléculaire comme illustre l'image, mais en phase solide, l'oxyde est composé d'ions non pas₂⁺ et non₃^-.

Quand il est hydraté génère HNO₃, et à des concentrations plus élevées d'oxygène acide est principalement protonée avec une charge partielle positive-ou⁺-H, accélérer les réactions redox

Les références

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