Struktura i charakterystyka Na3N Lewisa (13 kompletnych faktów)

Na₃N lub azotek sodu jest trójskładnikowym azotkiem związku metalu alkalicznego o masie cząsteczkowej 82.97 g/mol. Teraz omówimy Na₃N w szczegółach.

Na₃N można traktować jako cząsteczkę amoniaku, w której wszystkie trzy atomy H są zastąpione trzema atomami sodu. Układ cząsteczki jest jak amoniak, który jest ugrupowaniem czworościennym. Samotne pary N są również zaangażowane w geometrię i hybrydyzację. Wygląda na ciemnoniebieski kolor.

Może być syntetyzowany przez rozkład termiczny NaNH₂ lub normalna reakcja między atomami Na i N. W tym artykule wyjaśnijmy molekularną właściwość NaN₃ wraz z jego hybrydyzacją, rozpuszczalnością, polarnością i kątem wiązania z odpowiednim wyjaśnieniem w następnej części artykułu.

1. Jak narysować Na₃Struktura N Lewisa

Struktura Lewisa może dać nam właściwe wyobrażenie o wiązaniu, elektronach walencyjnych, kształcie i kącie wiązania. Teraz próbujemy narysować strukturę Lewisa Na₃N w kilku krokach.

Zliczanie całkowitej liczby elektronów walencyjnych

Elektrony biorą udział w tworzeniu orbitali walencyjnych i wiązań dla Na₃Z drugiej strony, możemy powiedzieć, że każdy Na i N wniósł łącznie 8 elektronów walencyjnych do cząsteczki, która jest odpowiedzialna za właściwości chemiczne cząsteczki.

Wybór centralnego atomu

Po zliczeniu całkowitych elektronów walencyjnych musimy wybrać centralny atom dla cząsteczki. Wybór centralnego atomu jest bardzo ważną częścią, ponieważ wszystkie otaczające go atomy są z nim połączone. Na podstawie rozmiaru i elektroujemności wybieramy N jako centralny atom dla Na₃Cząsteczka N.

Zaspokojenie oktetu

Każdy atom w cząsteczce po utworzeniu wiązania powinien być usatysfakcjonowany dopełnieniem ich oktetu, aby wypełnić swój orbital walencyjny i uzyskać stabilność gazu szlachetnego. Aby skompletować oktet, każdy atom powinien dzielić lub przyjmować odpowiednią liczbę elektronów na orbicie walencyjnej. Całkowita liczba elektronów wymaganych na oktet wynosi 14.

Zaspokojenie wartościowości

Każdy atom powinien tworzyć równą liczbę wiązań ze swoją wartościowością. Elektrony walencyjne mają 8, a oktetowe będą 14, więc pozostałym 14-8 = 6 elektronom powinny towarzyszyć 6/2 = 3 wiązania. N ma stabilną wartościowość 3 i tworzy 3 wiązania z trzema atomami Na, a każdy Na tworzy pojedyncze wiązanie z N.

Przypisz samotne pary

W cząsteczce Na3N będą obecne co najmniej trzy wiązania, a następnie, jeśli pozostaną elektrony, zostaną wykorzystane do tworzenia wiązań (jeśli jest to wymagane) lub istnieją jako pojedyncze pary nad poszczególnymi atomami. Tylko N zawiera wolną parę, ponieważ ma pięć elektronów walencyjnych i tworzy trzy wiązania dzielące trzy elektrony.

2. Na₃N elektronów walencyjnych

Elektrony walencyjne to te obecne na najbardziej zewnętrznej orbicie i odpowiedzialne za chemiczne właściwości atomu. Policzmy elektrony walencyjne obecne dla NaN₃.

Całkowita liczba elektronów walencyjnych jest obliczona na 8, gdzie elektrony biorą udział również z 3 atomów Na i 1 N atomu. Tak więc całkowite elektrony walencyjne są sumą elektronów walencyjnych poszczególnych atomów. Musimy policzyć elektrony walencyjne poszczególnych atomów, a następnie zsumować.

• Konfiguracja elektroniczna Na to [Ne]3s¹
• Tak więc elektron walencyjny dla każdego atomu Na wynosi 1
• Elektroniczna konfiguracja N to [He]2s²2p³
• Tak więc konfiguracja elektroniczna dla atomu N to 5
• Tak więc całkowite elektrony walencyjne dla NaN₃ są (1*3) + 5 =8

3. Na₃N struktury Lewisa samotne pary

Liczba samotnych par to pozostałe elektrony z elektronów walencyjnych do wiązania uczestniczących elektronów. Obliczmy samotne pary Na₃N.

Całkowite samotne pary obecne nad Na₃N to 1 para, co oznacza, że ​​tylko 2 samotne pary elektronów i te elektrony pochodzą z orbitalu walencyjnego N. ponieważ N ma 5 elektronów, w tym oba orbitale walencyjne i tylko trzy elektrony są używane w tworzeniu wiązania, więc pozostałe elektrony istnieją jako samotna para .

• Wzór do obliczenia dla samotnych par to samotne pary = elektrony obecne na orbicie walencyjnej – elektrony zaangażowane w tworzenie wiązań
• Wolne pary obecne nad każdym atomem Na to 1-1 = 0
• Wolne pary obecne nad atomem N to 5-3 = 2
• Tak więc N zawiera tylko 1 parę elektronów i jest to całkowita liczba samotnych par nad NaN₃ cząsteczka.

4. NaN₃ Reguła oktetu struktury Lewisa

Po utworzeniu wiązania reguła oktetu jest stosowana do cząsteczki poprzez uzupełnienie orbitalu walencyjnego odpowiednią liczbą elektronów. Sprawdźmy oktet NaN₃.

Aby ukończyć oktety, Na i N potrzebują odpowiednio jednego i trzech elektronów, ponieważ mają jeden i pięć elektronów walencyjnych na swoim orbicie walencyjnej. Tak więc całkowita liczba elektronów wymaganych dla oktetu wynosi 6 + 8 = 14, ale elektrony walencyjne są dostępne przy 8, więc pozostałe elektrony są wypełnione przez oktet.

Będzie 14-8 = 6 elektronów dzielonych przez 6/2 = 3 wiązania potrzebne do NaN₃ cząsteczka i każdy Na tworzy pojedyncze wiązanie z N, w ten sposób N tworzy trzy pojedyncze wiązania, aby uzupełnić oktet N i Na. Tak więc, dzieląc elektrony, każdy atom w NaN₃ zakończył swój orbital walencyjny i oktet.

5. NaN₃ kształt struktury Lewisa

Molekularny kształt NaN₃ określa teoria VSEPR oraz obecność atomów centralnych i innych. Przewidujmy kształt NaN₃.

Molekularny kształt NaN₃ wokół centralnego atomu N jest trójkątna piramida, którą można określić z poniższej tabeli.

Kształt tetra skoordynowanej cząsteczki jest czworościenny, w którym odpychanie jest bardzo minimalne, ale jeśli jedno wiązanie zostanie zastąpione samotnymi parami, wówczas kształt zostanie zmieniony na trójkątny piramidalny, taki jak AX₃Cząsteczka typu E zgodnie z teorią VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), NaN₃ przyjął trójkątny kształt piramidy.

6. Na₃N kąt struktury Lewisa

Kąt wiązania Na₃N zależy od orientacji atomów N i trzech Na w kształcie trygonalnej piramidy. Obliczmy kąt wiązania Na₃N.

Kąt wiązania Na-N-Na wynosi około 107⁰, ze względu na trzy pary wiązań i odpychanie jednej pary cząsteczka zmniejsza kąt wiązania z idealnej wartości 109.5⁰. kształt cząsteczki odbiega od idealnego kształtu czworościennego do trójkątnego piramidalnego, więc zmienia się również kąt wiązania.

• Teraz próbujemy połączyć teoretyczny kąt wiązania z obliczoną wartością kąta wiązania z jego hybrydyzacji z centralnym atomem.
• Wzór na kąt wiązania zgodnie z regułą Benta to COSθ = s/(s-1).
• Centralny atom N to sp³ zhybrydyzowany, więc znak s tutaj wynosi 1/4^th
• Zatem kąt wiązania to COSθ = {(1/4)} / {(1/4)-1} =-( 1/3)
• Θ = KOS^-1(-1/2) = 109.5⁰
• Ale zmienia się kształt cząsteczki, więc kąt wiązania również się zmniejsza.
• Tak więc wartość kąta wiązania jest wartością obliczoną, a wartość teoretyczna jest równa.

7. Na₃Opłata formalna o strukturze N Lewis

Połączenia opłata formalna to hipotetyczna koncepcja zakładająca równą elektroujemność dla wszystkich atomów w celu przewidzenia ładunku. Teraz obliczamy formalny ładunek Na₃N.

Oficjalny zarzut przedstawiony przez Na₃Cząsteczka N ma wartość 0, ponieważ cząsteczka Na₃N ma charakter neutralny. Ładunek nagromadzony przez kation oraz anion jest w tej cząsteczce całkowicie zneutralizowany. Elektrododatnie atomy Na są neutralizowane przez elektroujemne atomy azotu przez ładunek wartościowości.

• Cząsteczka jest obojętna przy obliczaniu ładunku formalnego według wzoru Ładunek formalny = N_v - N_lp -1/2 N_bp
• Ładunek formalny obecny nad Naatom to 1-0-(2/2) = 0
• Formalny ładunek obecny nad jonem jodkowym wynosi 5-2-(6/2) = 0
• Więc formalny ładunek Na i Nare odpowiednio 0 i 0, więc wartość jest taka sama i zero, więc neutralizują się nawzajem i sprawiają, że cząsteczka jest neutralna

8. Na₃Hybrydyzacja N

Centralny atom N podlega hybrydyzacja ponieważ ma różne orbity o różnej energii, aby utworzyć wiązanie kowalencyjne. Zobaczmy hybrydyzację Na₃N.

N to sp³ zhybrydyzowany, w którym obecne są jego samotne pary, jeden ze zhybrydyzowanych orbitali, co można potwierdzić z poniższej tabeli.

• Hybrydyzację możemy obliczyć ze wzoru umownego, H = 0.5(V+M-C+A),
• Zatem hybrydyzacja centralnego N to ½(5+3+0+0) = 4 (sp³)
• W hybrydyzacji zaangażowane są jeden orbital s i trzy orbitale p z N.
• Samotna para nad N bierze udział w hybrydyzacji.

9. Na₃Rozpuszczalność N

Rozpuszczalność cząsteczki kowalencyjnej zależy od tendencji do wiązania wodorowego i stopnia dysocjacji. Zobaczmy, czy Na₃N jest rozpuszczalny w wodzie lub nie.

Na₃N jest rozpuszczalny w wodzie, ponieważ obecność elektroujemnego atomu N o mniejszym rozmiarze może tworzyć wiązanie H z wolnymi parami cząsteczki wody. Również kation Na⁺ może przyciągać cząsteczkę wody dzięki jej potencjałowi jonowemu i rozpuszcza się w wodzie.

Oprócz wody Na₃N może być rozpuszczalny w innych następujących rozpuszczalnikach

• CCl₄
• CHCl₃
• DMSO
• Benzen
• Toluen

10. Czy Na₃N stały czy płynny?

Większość cząsteczek kowalencyjnych ma niższą energię interakcji między atomami składowymi. Teraz widzimy, czy Na₃N ma charakter stały lub ciekły.

Na₃N jest stałą cząsteczką kowalencyjną, ponieważ siła przyciągania van der Waala w cząsteczce jest bardzo wysoka, więc wszystkie atomy znajdują się w bliskiej odległości od siebie. W postaci krystalicznej istnieje jako sześcienny, gdzie każdy atom Na jest otoczony czterema atomami N, a każdy atom N jest również otoczony czterema atomami Na.

W temperaturze pokojowej wygląda jak czerwonawo-brązowy lub ciemnoniebieski stały kryształ.

11. Czy Na₃N polarny czy niepolarny?

Cząsteczka kowalencyjna wykazuje zarówno cechy polarne, jak i niepolarne w oparciu o przyjętą geometrię. Zobaczmy, czy Na₃N jest polarny lub niepolarny.

Na₃N jest cząsteczką polarną ze względu na jej piramidalny kształt, który jest asymetryczny. Istnieją trzy momenty dipolowe przepływów od elektrododatniego atomu Na do elektroujemnych atomów N. Jednak nie będzie obserwowany przeciwny kierunek momentu dipolowego ze względu na kształt cząsteczki i wykazanie wypadkowego momentu dipolowego.

Również kąt wiązania między Na i N sprawia, że ​​cząsteczka jest polarna dla jej orientacji.

12. Czy Na₃N kwaśne czy zasadowe?

Kwasowość lub zasadowość zależy od zdolności oddawania protonu lub wodorotlenku w roztworze wodnym. Zobaczmy, czy Na₃N jest kwaśny lub zasadowy.

Na₃N nie ma charakteru kwaśnego ani zasadowego, ponieważ powstaje w reakcji zobojętniania pomiędzy jednym kwasem (kwasem solnym) a jedną zasadą (wodorotlenek sodu). Nie ma więc żadnego szczególnego charakteru. Nawet nie zawiera żadnego kwaśnego jonu protonowego ani wodorotlenowego.

Ale samotna para nad N może zostać podarowana ze względu na obecność zhybrydyzowanego orbitalu, więc może zostać zdelokalizowana iz tego powodu działa jako baza Lewisa.

13. Czy Na₃Elektrolit N?

Elektrolityczny charakter cząsteczek kowalencyjnych jest niższy niż cząsteczek jonowych, ponieważ przyciąga je słaba siła. Zobaczmy, czy Na₃N jest elektrolitem, czy nie.

Na₃N jest silnym elektrolitem, ponieważ może dysocjować na dwie wysoce naładowane cząstki Na⁺ i N^3-. Ze względu na tworzenie się tych dwóch rodzajów jonów w roztworze wodnym, roztwór również ładuje się i bardzo łatwo przenosi prąd.

14. Czy Na₃N jonowy czy kowalencyjny?

Charakter wiązania centralnego atomu zależy od siły hybrydyzacji lub silnego oddziaływania. Porozmawiajmy, czy Na₃N jest jonowy lub kowalencyjny.

Na₃N ma charakter lekko jonowy wraz z charakterem kowalencyjnym, ponieważ żadna cząsteczka nie jest w 100% czysta jonowa lub kowalencyjna w zależności od teorii polaryzowalności reguły Fajana. Centralny N przechodzi hybrydyzację jak cząsteczka kowalencyjna, ale Na⁺ ma wyższy potencjał jonowy, może być spolaryzowaną częścią anionową.

Wnioski

Na₃N jest nieorganiczną zasadą Lewisa, w której samotną parę nad N można przekazać do centrum ubogiego w elektrony i uczestniczyć w różnych reakcjach. Nie ma temperatury topnienia nawet w wyższych temperaturach rozkłada się do postaci elementarnej koloru czarnego.

Przeczytaj także:

• Struktura Lewisa Coh2
• Struktura Koha Lewisa
• Struktura Lewisa Mgcl2
• Struktura Lewisa Pof3
• Struktura Lewisa N2o2
• Struktura Lewisa Sbh3
• Struktura Lewisa Sicl4
• Struktura Lewisa Sbcl5
• Struktura Nco Lewisa
• Struktura Lewisa Ch2cl2

Biswarup Chandra Dey

Cześć… Nazywam się Biswarup Chandra Dey i ukończyłem studia magisterskie z chemii na Uniwersytecie Centralnym w Pendżabie. Moją specjalizacją jest Chemia Nieorganiczna. Chemia to nie tylko czytanie linijka po linijce i zapamiętywanie, to koncepcja, którą można łatwo zrozumieć i tutaj dzielę się z Wami koncepcją chemii, której się uczę, bo warto się nią dzielić.