The valensi nitrogen antara -3 ammonia dan amina, asid yang 5 dan nitrik (Tyagi, 2009). Elemen ini tidak mengembangkan kekuatan seperti yang lain.
Atom nitrogen adalah unsur kimia dengan nombor atom 7 dan unsur pertama kumpulan 15 (dahulunya VA) dari jadual berkala. Kumpulan ini terdiri daripada nitrogen (N), fosforus (P), arsenik (As), antimoni (Sb), bismut (Bi), dan moscovium (Mc).
Rajah 1: Gambarajah Bohr atom nitrogen.
Unsur-unsur tersebut mempunyai persamaan umum tertentu dalam tingkah laku kimia, walaupun mereka jelas berbeza antara satu sama lain secara kimia. Kesamaan ini mencerminkan ciri umum struktur elektronik atomnya (Sanderson, 2016).
Nitrogen terdapat dalam hampir semua protein dan memainkan peranan penting dalam aplikasi biokimia dan industri. Nitrogen membentuk ikatan yang kuat kerana kemampuannya untuk mengikat tiga dengan atom nitrogen dan unsur lain.
Oleh itu, terdapat sejumlah besar tenaga dalam sebatian nitrogen. Sebelum 100 tahun yang lalu, sedikit yang diketahui mengenai nitrogen. Kini, nitrogen biasanya digunakan untuk mengawet makanan, dan sebagai baja (Wandell, 2016).
Konfigurasi dan valensi elektronik
Dalam atom, elektron mengisi tahap yang berbeza mengikut tenaganya. Elektron pertama mengisi tahap tenaga yang lebih rendah dan kemudian bergerak ke tahap tenaga yang lebih tinggi.
Tahap tenaga terluar dalam atom dikenali sebagai shell valensi dan elektron yang diletakkan di dalam shell ini dikenali sebagai elektron valensi.
Elektron ini terutamanya terdapat dalam pembentukan ikatan dan tindak balas kimia dengan atom lain. Oleh itu, elektron valensi bertanggungjawab untuk sifat kimia dan fizikal unsur yang berbeza (Valence Electron, SF).
Nitrogen, seperti disebutkan sebelumnya, mempunyai bilangan atom Z = 7. Ini menunjukkan bahawa pengisian elektron dalam tahap tenaga mereka, atau konfigurasi elektron, adalah 1S 2 2S 2 2P 3 .
Harus diingat bahawa di alam, atom selalu berusaha untuk mempunyai konfigurasi elektronik gas mulia, baik dengan memperoleh, kehilangan atau berkongsi elektron.
Dalam kes nitrogen, gas mulia yang ingin mempunyai konfigurasi elektronik adalah neon, yang nombor atomnya adalah Z = 10 (1S 2 2S 2 2P 6 ) dan helium, yang nombor atomnya adalah Z = 2 (1S 2 ) ( Reusch, 2013).
Kaedah gabungan nitrogen yang berbeza akan memberikannya kekuatan (atau keadaan pengoksidaan). Dalam kes nitrogen tertentu, kerana pada masa kedua jadual berkala, ia tidak dapat mengembangkan lapisan valensinya seperti yang dilakukan oleh unsur-unsur lain dalam kumpulannya.
Ia dijangka mempunyai valensi -3, +3, dan +5. Walau bagaimanapun, nitrogen mempunyai keadaan valensi mulai dari -3, seperti pada ammonia dan amina, hingga +5, seperti dalam asid nitrik. (Tyagi, 2009).
Teori ikatan valensi membantu menjelaskan pembentukan sebatian, mengikut konfigurasi elektron nitrogen untuk keadaan pengoksidaan tertentu. Untuk ini, perlu mengambil kira bilangan elektron dalam shell valensi dan berapa banyak yang tersisa untuk memperoleh konfigurasi gas mulia.
Sebatian nitrogen
Rajah 2: struktur nitrogen molekul dengan valensi 0.
Memandangkan sebilangan besar keadaan pengoksidaannya, nitrogen dapat membentuk sebilangan besar sebatian. Pada mulanya, harus diingat bahawa dalam hal nitrogen molekul, secara definisi valensinya adalah 0.
Keadaan pengoksidaan -3 adalah salah satu yang paling biasa bagi unsur tersebut. Contoh sebatian dengan keadaan pengoksidaan ini ialah ammonia (NH3), amina (R3N), ion ammonium (NH 4 + ), imina (C = NR) dan nitril (C≡N).
Dalam keadaan pengoksidaan -2, nitrogen dibiarkan dengan 7 elektron di cengkerang valensinya. Bilangan elektron ganjil dalam shell valensi menjelaskan mengapa sebatian dengan keadaan pengoksidaan ini mempunyai ikatan jambatan antara dua nitrogen. Contoh sebatian dengan keadaan pengoksidaan ini ialah hidrazin (R 2 -NNR 2 ) dan hidrazon (C = NNR 2 ).
Dalam keadaan pengoksidaan -1, nitrogen dibiarkan dengan 6 elektron di shell valensi. Contoh sebatian nitrogen dengan valens ini adalah hidroksil amina (R 2 NOH) dan azo sebatian (RN = NR).
Dalam keadaan pengoksidaan positif, nitrogen umumnya melekat pada atom oksigen untuk membentuk oksida, oksida, atau oksida. Dalam keadaan pengoksidaan +1, nitrogen mempunyai 4 elektron di cengkerang valensinya.
Contoh sebatian dengan valensi ini ialah dinitrogen oksida atau gas ketawa (N 2 O) dan sebatian nitroso (R = NO) (Reusch, Oxidation States of Nitrogen, 2015).
Untuk keadaan keadaan pengoksidaan +2, contohnya ialah nitrogen oksida atau nitrik oksida (NO), gas tidak berwarna yang dihasilkan oleh tindak balas logam dengan asid nitrik cair. Kompaun ini adalah sangat tidak stabil radikal bebas kerana ia bertindak balas dengan O 2 di udara untuk membentuk NO 2 gas .
Nitrit (NO 2 - ) dalam larutan asas dan asid nitrat (HNO 2 ) dalam larutan asid adalah contoh sebatian dengan keadaan pengoksidaan +3. Ini boleh menjadi agen pengoksidaan untuk menghasilkan NO (g) atau agen pengurangan untuk membentuk ion nitrat.
Dinitrogen trioksida (N 2 O 3 ) dan kumpulan nitro (R-NO 2 ) adalah contoh lain sebatian nitrogen dengan valensi +3.
Nitrik dioksida (NO 2 ) atau nitrogen dioksida adalah sebatian nitrogen dengan valensi +4. Ia adalah gas coklat yang biasanya dihasilkan oleh tindak balas asid nitrik pekat dengan banyak logam. Berubah menjadi bentuk N 2 O 4 .
Di negara +5 kita dapati nitrat dan asid nitrat yang merupakan agen pengoksidaan dalam larutan asid. Dalam kes ini, nitrogen mempunyai 2 elektron di shell valensi, yang berada di orbit 2S. (Keadaan pengoksidaan nitrogen, SF).
Terdapat juga sebatian seperti nitrosilazide dan dinitrogen trioksida di mana nitrogen mempunyai pelbagai keadaan pengoksidaan dalam molekul. Dalam kes nitrosilazide (N 4 O), nitrogen mempunyai nilai valensi -1, 0, + 1 dan +2; dan dalam kes dinitrogen trioksida, ia mempunyai nilai valensi +2 dan +4.
Tatanama sebatian nitrogen
Memandangkan kerumitan kimia sebatian nitrogen, tatanama tradisional tidak cukup untuk menamakannya, apalagi mengenal pasti dengan betul. Itulah sebabnya, antara sebab lain, bahawa Kesatuan Antarabangsa Kimia Tulen dan Gunaan (IUPAC) membuat tatanama sistematik di mana sebatian dinamakan mengikut bilangan atom yang dikandungnya.
Ini bermanfaat apabila menamakan nitrogen oksida. Contohnya nitrik oksida akan dinamakan nitrogen monoksida dan nitrat oksida (NO) dinitrogen monoksida (N 2 O).
Selain itu, pada tahun 1919, ahli kimia Jerman Alfred Stock mengembangkan kaedah untuk menamakan sebatian kimia berdasarkan keadaan pengoksidaan, yang ditulis dalam angka Rom yang tertutup dalam tanda kurung. Oleh itu, sebagai contoh, oksida nitrat dan oksida nitrat masing-masing disebut nitrogen oksida (II) dan nitrogen oksida (I) (IUPAC, 2005).
Rujukan
- (2005). NOMENCLATURE INUPGANIC CHEMISTRY IUPAC Cadangan 2005. Diperolehi dari iupac.org.
- Keadaan pengoksidaan nitrogen. (SF). Dipulihkan dari kpu.ca.
- Reusch, W. (2013, 5 Mei). Konfigurasi Elektron dalam Jadual Berkala. Dipulihkan dari chemistry.msu.edu.
- Reusch, W. (2015, 8 Ogos). Keadaan Pengoksidaan Nitrogen. Dipulihkan dari chem.libretexts.org.
- Sanderson, RT (2016, 12 Disember). Unsur kumpulan nitrogen. Dipulihkan dari britannica.com.
- Tyagi, VP (2009). Kimia Penting Xii. Deli Baru: Ratna Sagar.
- Elektron Valens. (SF). Dipulihkan dari chemistry.tutorvista.com.
- Wandell, A. (2016, 13 Disember). Kimia Nitrogen. Dipulihkan dari chem.libretexts.org.