- Números de oxidação para nitrogênio e oxigênio em seus óxidos
- Diferentes formulações e nomenclaturas
- Óxido nitroso (N 2 O)
- Dióxido de nitrogênio e tetróxido (NO
- Pentóxido de dinitrogênio (N
- Referências
Os óxidos de nitrogênio são compostos inorgânicos essencialmente gasosos contendo nitrogênio e oxigênio. A fórmula química do grupo é NO x, indicando que os óxidos têm proporções diferentes de oxigênio e nitrogênio.
O nitrogênio lidera o grupo 15 na tabela periódica, enquanto o oxigênio lidera 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 covalentes. Assim, as ligações nos óxidos de nitrogênio são covalentes.
Todas essas ligações podem ser explicadas pela teoria dos orbitais moleculares, que revela o paramagnetismo (um elétron desemparelhado no último orbital molecular) de alguns desses compostos. Destes, os compostos mais comuns são o óxido nítrico e o dióxido de nitrogênio.
A molécula na imagem superior corresponde à estrutura angular na fase gasosa do dióxido de nitrogênio (NO 2). Em contraste, o óxido nítrico (NO) tem uma estrutura linear (considerando a hibridização sp para ambos os átomos).
Os óxidos de nitrogênio são gases produzidos por muitas atividades humanas, desde dirigir um veículo ou fumar até processos industriais, como resíduos poluentes. No entanto, naturalmente o NO é produzido por reações enzimáticas e ação de raios em tempestades elétricas: N 2 (g) + O 2 (g) => 2NO (g)
As altas temperaturas dos raios quebram a barreira energética que impede que essa reação ocorra em condições normais. Qual barreira de energia? Aquela formada pela ligação tripla N≡N, tornando a molécula de N 2 um gás inerte na atmosfera.
Números de oxidação para nitrogênio e oxigênio em seus óxidos
A configuração do elétron para o oxigênio é 2s 2 2p 4, precisando de apenas dois elétrons para completar o octeto de sua camada de valência; ou seja, ele pode ganhar dois elétrons e ter um número de oxidação igual a -2.
Por outro lado, a configuração eletrônica para o nitrogênio é 2s 2 2p 3, podendo ganhar até três elétrons para preencher seu octeto de valência; por exemplo, no caso da amônia (NH 3), ela tem um número de oxidação igual a -3. Mas o oxigênio é muito mais eletronegativo do que o hidrogênio e "força" o nitrogênio a compartilhar seus elétrons.
Quantos elétrons o nitrogênio pode compartilhar com o oxigênio? Se você compartilhar os elétrons em sua camada de valência um por um, alcançará o limite de cinco elétrons, o que corresponde a um número de oxidação de +5.
Conseqüentemente, dependendo de quantas ligações ele forma com o oxigênio, os números de oxidação do nitrogênio variam de +1 a +5.
Diferentes formulações e nomenclaturas
Os óxidos de nitrogênio, em ordem crescente de números de oxidação de nitrogênio, são:
- N 2 O, óxido nitroso (+1)
- NÃO, óxido nítrico (+2)
- N 2 O 3, trióxido de dinitrogênio (+3)
- NO 2, dióxido de nitrogênio (+4)
- N 2 O 5, pentóxido de dinitrogênio (+5)
Óxido nitroso (N 2 O)
As linhas pontilhadas na estrutura indicam ressonância de ligação dupla. Como todos os átomos, eles têm hibridização sp 2, a molécula é plana e as interações moleculares são suficientemente eficazes para que o trióxido de nitrogênio exista como um sólido azul abaixo de -101ºC. Em temperaturas mais altas, ele derrete e se dissocia em NO e NO 2.
Por que está dissociado? Porque os números de oxidação +2 e +4 são mais estáveis do que +3, o último presente no óxido para cada um dos dois átomos de nitrogênio. Isso, novamente, pode ser explicado pela estabilidade dos orbitais moleculares resultantes da desproporção.
Na imagem, o lado esquerdo do N 2 O 3 corresponde ao NO, enquanto o lado direito do NO 2. Logicamente, é produzido pela coalescência dos óxidos anteriores a temperaturas muito baixas (-20ºC). N 2 O 3 é anidrido de ácido nitroso (HNO 2).
Dióxido de nitrogênio e tetróxido (NO
O NO 2 é um gás reativo, paramagnético, marrom ou marrom. Por ter um elétron desemparelhado, ele se dimeriza (se liga) a outra molécula de NO 2 gasoso para formar tetróxido de nitrogênio, um gás incolor, estabelecendo um equilíbrio entre as duas espécies químicas:
2NO 2 (g) <=> N 2 O 4 (g)
É um agente oxidante venenoso e versátil, capaz de se desproporcionalmente em suas reações redox nos íons (oxoanions) NO 2 - e NO 3 - (gerando chuva ácida), ou no NO.
Da mesma forma, o NO 2 está envolvido em reações atmosféricas complexas, causando variações nas concentrações de ozônio (O 3) em níveis terrestres e na estratosfera.
Pentóxido de dinitrogênio (N
Quando se hidrata, gera HNO 3, e em altas concentrações do ácido o oxigênio é protonado principalmente com uma carga parcial positiva -O + -H, acelerando as reações redox
Referências
- AskIITians. ((2006-2018)). AskIITians. Obtido em 29 de março de 2018, de askIITians: askiitians.com
- Encyclopaedia Britannica, Inc. (2018). Encyclopaedia Britannica. Recuperado em 29 de março de 2018, da Encyclopaedia Britannica: britannica.com
- Tox Town. (2017). Tox Town. Obtido em 29 de março de 2018, em Tox Town: toxtown.nlm.nih.gov
- Professora Patricia Shapley. (2010). Óxidos de nitrogênio na atmosfera. Universidade de Illinois. Obtido em 29 de março de 2018, em: butane.chem.uiuc.edu
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. In The elements of group 15. (quarta ed., Pp. 361-366). Mc Graw Hill