질소 의 원자가는 암모니아와 아민으로 -3에서 +5와 질산까지입니다 (Tyagi, 2009). 이 요소는 다른 요소처럼 원자가를 확장하지 않습니다.
질소 원자는 원자 번호가 7이고 주기율표의 15 족 (이전에는 VA)의 첫 번째 원소입니다. 그룹은 질소 (N), 인 (P), 비소 (As), 안티몬 (Sb), 비스무트 (Bi) 및 모스크바 (Mc)로 구성됩니다.
그림 1 : 질소 원자의 보어 다이어그램.
원소는 화학적으로 서로 명확하게 구별되지만 화학적 거동에서 일반적인 유사점을 공유합니다. 이러한 유사성은 원자의 전자 구조의 일반적인 특성을 반영합니다 (Sanderson, 2016).
질소는 거의 모든 단백질에 존재하며 생화학 및 산업 응용 분야에서 중요한 역할을합니다. 질소는 다른 질소 원자 및 기타 원소와 삼중 결합하는 능력으로 인해 강한 결합을 형성합니다.
따라서 질소 화합물에는 많은 양의 에너지가 있습니다. 100 년 전에는 질소에 대해 거의 알려지지 않았습니다. 이제 질소는 일반적으로 식품을 보존하고 비료로 사용됩니다 (Wandell, 2016).
전자 구성 및 원자가
원자에서 전자는 에너지에 따라 다른 수준을 채 웁니다. 첫 번째 전자는 낮은 에너지 레벨을 채우고 더 높은 에너지 레벨로 이동합니다.
원자의 가장 바깥 쪽 에너지 준위는 원자가 쉘로 알려져 있으며이 쉘에 배치 된 전자는 원자가 전자로 알려져 있습니다.
이 전자는 주로 결합 형성 및 다른 원자와의 화학 반응에서 발견됩니다. 따라서 원자가 전자는 요소의 다양한 화학적 및 물리적 특성을 담당합니다 (Valence Electrons, SF).
앞에서 언급했듯이 질소는 원자 번호 Z = 7입니다. 이것은 에너지 준위 또는 전자 구성에서 전자의 충전이 1S 2 2S 2 2P 3 임을 의미합니다 .
본질적으로 원자는 전자를 얻거나 잃거나 공유함으로써 항상 희가스의 전자적 구성을 갖기를 원한다는 것을 기억해야합니다.
질소의 경우 전자적 구성을 추구하는 희가스는 원자 번호가 Z = 10 (1S 2 2S 2 2P 6 ) 인 네온 과 원자 번호가 Z = 2 (1S 2 ) 인 헬륨입니다. Reusch, 2013).
질소가 결합하는 다양한 방식은 원자가 (또는 산화 상태)를 제공합니다. 질소의 특정 경우에는 주기율표의 두 번째 기간에 있기 때문에 그룹의 다른 원소처럼 원자가 층을 확장 할 수 없습니다.
-3, +3 및 +5의 원자가를 가질 것으로 예상됩니다. 그러나 질소는 암모니아 및 아민에서와 같이 -3에서 질산에서와 같이 +5까지의 원자가 상태를 갖습니다. (Tyagi, 2009).
원자가 결합 이론은 주어진 산화 상태에 대한 질소의 전자 구성에 따라 화합물의 형성을 설명하는 데 도움이됩니다. 이를 위해 원자가 껍질의 전자 수와 희가스 구성을 얻기 위해 얼마나 남았는지 고려해야합니다.
질소 화합물
그림 2 : 원자가 0 인 분자 질소의 구조.
많은 수의 산화 상태를 감안할 때 질소는 많은 수의 화합물을 형성 할 수 있습니다. 첫 번째 경우, 분자 질소의 경우 정의에 따라 원자가는 0이라는 것을 기억해야합니다.
-3의 산화 상태는 원소에서 가장 일반적인 것 중 하나입니다. 이러한 산화 상태의 화합물의 예로는 암모니아 (NH3), 아민 (R3N), 암모늄 이온 (NH 4 + ), 이민 (C = NR) 및 니트릴 (C≡N)이 있습니다.
산화 상태 -2에서 질소는 원자가 쉘에 7 개의 전자가 남습니다. 원자가 껍질에있는이 홀수 전자는이 산화 상태를 가진 화합물이 두 질소 사이에 가교 결합을 갖는 이유를 설명합니다. 이러한 산화 상태를 갖는 화합물의 예는 히드라진 (R 2 -NNR 2 ) 및 히드라 존 (C = NNR 2 )입니다.
-1 산화 상태에서 질소는 원자가 쉘에 6 개의 전자와 함께 남습니다. 이 원자가를 가진 질소 화합물의 예는 하이드 록실 아민 (R 2 NOH) 및 아조 화합물 (RN = NR)입니다.
양의 산화 상태에서 질소는 일반적으로 산소 원자에 부착되어 산화물, 옥시 염 또는 산소를 형성합니다. +1 산화 상태의 경우 질소는 원자가 쉘에 4 개의 전자를 가지고 있습니다.
이 원자가를 가진 화합물의 예는 산화이 질소 또는 웃음 가스 (N 2 O) 및 니트로 소 화합물 (R = NO)입니다 (Reusch, Oxidation States of Nitrogen, 2015).
+2의 산화 상태의 경우, 예를 들어, 묽은 질산과 금속의 반응에 의해 생성되는 무색의 가스 인 질소 산화물 또는 산화 질소 (NO)가 있습니다. 이 O와 반응 때문에이 화합물은 매우 불안정한 자유 라디칼 인 2 공기에는 형성 않음 2 가스 .
아질산염 (NO 2 - ) 염기성 용액과 아질산 (HNO 2 산 용액)은 산화 상태 +3 갖는 화합물의 예이다. 이들은 일반적으로 NO (g)를 생성하는 산화제 또는 질산염 이온을 형성하는 환원 제일 수 있습니다.
삼산화이 질소 (N 2 O 3 ) 및 니트로 그룹 (R-NO 2 )은 원자가가 +3 인 질소 화합물의 다른 예입니다.
이산화질소 (NO 2 ) 또는 이산화질소는 원자가가 +4 인 질소 화합물입니다. 일반적으로 농축 질산과 많은 금속의 반응에 의해 생성되는 갈색 가스입니다. 이량 체화하여 N 2 O 4 를 형성 합니다.
+5 상태에서는 산성 용액에서 산화제 인 질산염과 질산을 찾습니다. 이 경우 질소는 2S 궤도에있는 원자가 쉘에 2 개의 전자를 가지고 있습니다. (질소, SF의 산화 상태).
질소가 분자에서 다양한 산화 상태를 갖는 니트로 실라 지드 및 삼산화이 질소와 같은 화합물도 있습니다. 니트로 실라 지드 (N 4 O)의 경우 질소의 원자가는 -1, 0, + 1 및 +2입니다. 삼산화이 질소의 경우 +2와 +4의 원자가를가집니다.
질소 화합물의 명명법
질소 화합물 화학의 복잡성을 감안할 때 전통적인 명명법으로는 이름을 지정하는 데 충분하지 않았으며 적절하게 식별하는 것이 훨씬 적습니다. 그렇기 때문에 IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)는 화합물이 포함 된 원자 수에 따라 이름이 지정되는 체계적인 명명법을 만들었습니다.
이것은 질소 산화물의 이름을 지정할 때 유용합니다. 예를 들어 산화 질소는 일산화 질소 및 일산화 질소 (NO) 일산화이 질소 (N 2 O) 로 명명 됩니다.
또한 1919 년 독일의 화학자 Alfred Stock은 산화 상태를 기반으로 화학 화합물의 이름을 지정하는 방법을 개발했습니다.이 방법은 괄호로 묶인 로마 숫자로 표기되어 있습니다. 따라서 예를 들어 산화 질소와 아산화 질소는 각각 산화 질소 (II)와 산화 질소 (I)라고 불립니다 (IUPAC, 2005).
참고 문헌
- (2005). 무기 화학의 명칭 IUPAC 권고 2005. iupac.org에서 검색 함.
- 질소의 산화 상태. (SF). kpu.ca에서 복구되었습니다.
- Reusch, W. (2013, 5 월 5 일). 주기율표의 전자 구성. chemistry.msu.edu에서 회복되었습니다.
- Reusch, W. (2015, 8 월 8 일). 질소의 산화 상태. chem.libretexts.org에서 복구되었습니다.
- 샌더슨, RT (2016, 12 월 12 일). 질소 그룹 요소. britannica.com에서 복구되었습니다.
- Tyagi, VP (2009). 필수 화학 Xii. 뉴 델리 : Ratna Sagar.
- 원자가 전자. (SF). chemistry.tutorvista.com에서 회복되었습니다.
- Wandell, A. (2016, 12 월 13 일). 질소의 화학. chem.libretexts.org에서 복구되었습니다.