Валентность и с.о. азота

[LГLГLГLГLГ]

Доброго времени суток. Объясните, пожалуйста, валентность азота и его степень окисления и по какой причине они именно такие в соединениях HNO₃ и N₂O₅ с точки зрения школьной химии (для егэ) и с точки зрения вузовской химии. 

[chemister2010]

С точки зрения школьной химии азот в этих соединениях пятивалентный, так как в школе рассматривается стехиометрическая валентность, которая рассматривает валентность, как молярные соотношения атомов. В определении стехиометрической валентности определено, что водород всегда одновалентен, а кислород обычно двухвалентен. Значит в N2O5 у 5 кислородов 10 валентностей, приходящихся на 2 азота - следовательно азот пятивалентен. Аналогично для HNO3, но с учетом степеней окисления - у азота +5, у водорода +1, у кислорода -2.

 

В ВУЗах и продвинутых школах рассматривают валентность по теории электронных пар Льюиса. В этом случае выясняется, что азоту некуда распаривать 2s-электроны из-за отсутствия d-орбитали и он может образовывать связь этой парой только по донорно-акцепторному механизму. Исходя из этого, в HNO3 и N2O5 азот описывается как четырехвалентный с резонансным переключением между двумя крайними кислородами.

 

В более продвинутых ВУЗах валентность азота рассматривается по теории молекулярных орбиталей. Три гибридные орбитали участвуют в образовании трёх связей с атомами кислорода, а негибридная p-орбиталь азота образует с p–орбиталями кислорода общую электронную плотность, вследствие чего оба атома кислорода образуют с атом азота равноценные связи, порядок которых равен 1,5. Таким образом, азот в молекуле образует 4 связи, его валентность равна 4, степень окисления +5. Связь является трехцентровой четырехэлектронной.

Изменено 2 Марта, 2024 в 06:03 пользователем chemister2010

[Вольный Сяншен]

02.03.2024 в 00:02, LГLГLГLГLГ сказал:

валентность азота

Количество ковалентных связей у атомов второго периода не может быть больше 4 (правило октета). Для ЕГЭ именно это и понимается как валентность, то есть IV. Есть ещё стехиометрическая валентность, про которую Вам выше написали.

 

02.03.2024 в 00:02, LГLГLГLГLГ сказал:

его степень окисления

Количество "отданных" электронов. В молекулах азотной кислоты и ангидрида каждый азот отдаёт двум кислородам 3 электрона по полярным связям N-OH и N=O, а ещё 2 электрона (свободную пару) отдаёт третьему кислороду по донорно-акцепторному механизму. Всего 5 электронов, получается +5.

[LГLГLГLГLГ]

Благодарю за ответы. 

На сколько я понял, донорно-акцепторный механизм вносит свой вклад с с.о. Мне стал непонятен момент с катионом аммония, в котором с.о. азота -3. Учитывается ли в этих катионах донорно-акцепторный механизм?

[Arkadiy]

02.03.2024 в 12:55, LГLГLГLГLГ сказал:

Благодарю за ответы. 

На сколько я понял, донорно-акцепторный механизм вносит свой вклад с с.о. Мне стал непонятен момент с катионом аммония, в котором с.о. азота -3. Учитывается ли в этих катионах донорно-акцепторный механизм?

Вы еще не изучали комплексные соединения переходных металлов......

[chemister2010]

02.03.2024 в 12:55, LГLГLГLГLГ сказал:

Благодарю за ответы. 

На сколько я понял, донорно-акцепторный механизм вносит свой вклад с с.о. Мне стал непонятен момент с катионом аммония, в котором с.о. азота -3. Учитывается ли в этих катионах донорно-акцепторный механизм?

 

Степень окисления - это формальный заряд рассчитываемый по стехиометрической валентности. Донорно-акцепторный механизм она не учитывает, только ковалентные и ионные связи.

 

Видов валентностей много. Есть сложные случаи. Споры по поводу валентностей вечны. Например, вот

 

Изменено 2 Марта, 2024 в 20:28 пользователем chemister2010

[LГLГLГLГLГ]

В 02.03.2024 в 23:20, chemister2010 сказал:

 

Степень окисления - это формальный заряд рассчитываемый по стехиометрической валентности. Донорно-акцепторный механизм она не учитывает, только ковалентные и ионные связи.

 

Видов валентностей много. Есть сложные случаи. Споры по поводу валентностей вечны. Например, вот

 

Объясните, пожалуйста, как правильно выполнять такие расчеты. Почему в катионе аммония не учитывается донорно-акцепторный механизм, а в азотной кислоте у нас считается их вклад (или, быть может, я не правильно понял какой-либо момент).

[chemister2010]

03.03.2024 в 00:37, LГLГLГLГLГ сказал:

Объясните, пожалуйста, как правильно выполнять такие расчеты. Почему в катионе аммония не учитывается донорно-акцепторный механизм, а в азотной кислоте у нас считается их вклад (или, быть может, я не правильно понял какой-либо момент).

 

Если вы считаете степени окисления, то это стехиометрическая валентность. Ей по барабану какие там связи, механизмы. Она тупо считается по формульному составу (по стехиометрии).

Итак, есть NH4Cl. Мы должны получить нейтральную молекулу. У водорода в соединениях с неметаллами степень окисления +1, всего 4 водорода, значит положительный формальный заряд +4. Нам нужно его компенсировать. У галогенов в галогенидах степень окисления всегда -1, значит на азот приходится -3.

Изменено 3 Марта, 2024 в 07:44 пользователем chemister2010

[LГLГLГLГLГ]

В 03.03.2024 в 10:44, chemister2010 сказал:

 

Если вы считаете степени окисления, то это стехиометрическая валентность. Ей по барабану какие там связи, механизмы. Она тупо считается по формульному составу (по стехиометрии).

Итак, есть NH4Cl. Мы должны получить нейтральную молекулу. У водорода в соединениях с неметаллами степень окисления +1, всего 4 водорода, значит положительный формальный заряд +4. Нам нужно его компенсировать. У галогенов в галогенидах степень окисления всегда -1, значит на азот приходится -3.

Хорошо, благодарю за объяснение!

[Вольный Сяншен]

03.03.2024 в 00:37, LГLГLГLГLГ сказал:

Почему в катионе аммония не учитывается донорно-акцепторный механизм, а в азотной кислоте у нас считается их вклад

Этот вклад можно учесть и в катионе аммония, но проще считать так, как Вам написали выше.

Если хочется единообразия, учесть можно так: у кислорода электроотрицательность выше, чем у азота, поэтому при образовании донорно-акцепторной связи азот отдаёт кислороду два электрона и всё. А у водорода ЭО ниже, чем у азота, поэтому эти электроны водород возвращает назад азоту. Получается в этом случае - сколько отдано, столько получено, СО азота не изменилась при присоединении иона водорода.