Валентность кислорода и азота в триметиламиноксиде

[Вольный Сяншен]

В 27.10.2024 в 12:55, burbulis сказал:

А вот почему азот не может отдать оба своих электрона с 2s2 орбитали и стать 5-валентным?

Вот например, углерод отдает все свои электроны с орбитали 2s2, и ему ничего не мешает проявлять свою валентность 4

У углерода есть 4 доступные орбитали и 4 электрона, поэтому он может образовать 4 ковалентные связи по обменному механизму. У азота тоже только 4 орбитали, поэтому количество ковалентных связей не может быть больше 4. Отсюда и берётся правило октета, которое соблюдается не только для неметаллов 2 периода, но даже для 3 и 4 (хотя у S и P уже есть d-орбитали, но они почти никогда не участвуют в связывании).

В 27.10.2024 в 12:55, burbulis сказал:

Почему же азот не может проявлять свою "законную" валентность 5, согласно своему положению в таблице Менделеева?

Вы затронули больную тему, по которой все уже разругались. Азот кроме трёх обменных может образовать одну донорно-акцепторную связь, при этом возникает разделение зарядов. Если  считать, что это разделение зарядов даёт дополнительную ионную связь, то в сумме получаем валентность V. 

Но это вопрос спорный, потому что химики условились считать, что кислотно-основные взаимодействия валентность не меняют. Так что общего мнения здесь нет.

[burbulis]

Хорошо. А какие ещё элементы проявляют валентность не соответствующую своему положению в таблице Менделеева?

[Вольный Сяншен]

Вы имеете ввиду максимальную валентность по номеру группы? Ну как минимум кислород и фтор, а на самом деле гораздо больше.

Но и при этом нельзя говорить, что их валентность не соответствует положению в таблице, вполне соответствует, только соответствие не такое прямолинейное.

[burbulis]

В 27.10.2024 в 18:09, Вольный Сяншен сказал:

Ну как минимум кислород и фтор,

Не, ну со фтором-то все понятно, ведь он свои электроны никому не отдаст, а принять он может только 1 электрон.

С кислородом уже не очень понятно. У него четыре орбитали, так же как и у азота, следовательно он мог бы проявить валентность 4, как и азот, если отдал бы 3 электрона с p орбитали, и 1 с s орбитали. Тому же фтору например. OF4 - может существовать такое соединение?

[Вольный Сяншен]

В 27.10.2024 в 19:49, burbulis сказал:

С кислородом уже не очень понятно. У него четыре орбитали, так же как и у азота, следовательно он мог бы проявить валентность 4, как и азот, если отдал бы 3 электрона с p орбитали, и 1 с s орбитали. Тому же фтору например.

Кислород в теории мог бы образовать 4 ковалентные связи, но обменным способом только две. Остальные электроны он может отдавать только парами, распаривать их некуда. Так что ещё две могли бы образрваться только донорной отдачей пар электронов. И фтор для этого не очень пригоден, потому что у него пустых орбиталей нет. А у протона и кислот Льюиса есть, поэтому в ионе гидроксония у кислорода уже три ковалентные связи. Насчёт четырёх сомневаюсь.

[chemister2010]

В 27.10.2024 в 17:41, burbulis сказал:

Хорошо. А какие ещё элементы проявляют валентность не соответствующую своему положению в таблице Менделеева?

 

Все IB элементы, часть лантаноидов и половина актиноидов проявляют валентность выше номера своей группы.

[burbulis]

А тетрафторид азота существует?

[cty]

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Tetrafluoroammonium

[burbulis]

В 31.10.2024 в 17:48, cty сказал:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Tetrafluoroammonium

А как в нем образуется четвертая связь N-F? По донорно-акцепторному механизму? Фтор оттягивает себе неподеленную электронную пару азота, ту которая на орбитали 2s2?

Но в таком случае, куда он девает свой единственный неспаренный электрон?

Просто аналогия с аммонием тут не подходит, как мне кажется. Протон при формировании аммония может притянуть себе неподеленную пару азота, у него для этого есть свободная 1s2 орбиталь. Но фтор-то не может притянуть сразу два электрона. У него же на 2p5 место есть только для одного электрона. Как же так получается?

Изменено 31 Октября, 2024 в 16:09 пользователем burbulis

[yatcheh]

В 31.10.2024 в 19:00, burbulis сказал:

А как в нем образуется четвертая связь N-F? По донорно-акцепторному механизму? Фтор оттягивает себе неподеленную электронную пару азота, ту которая на орбитали 2s2?

Но в таком случае, куда он девает свой единственный неспаренный электрон?

Просто аналогия с аммонием тут не подходит, как мне кажется. 

 

Формально это реакция 

NF3 + F+ => NF4+

Фактически соли тетрафтораммония получаются по радикальному механизму в тихом разряде в смеси фтора и NF3, через радикал *NF4

К примеру:

F2 => 2F*

NF3 + *F => *NF4

BF3 + *NF4 => [NF4BF3]*

[NF4BF3]* + F2 => NF4BF4 + F*

 

А его электронная структура полностью соответствует аммонию, только связи поляризованы в обратную сторону. Если в катионе аммония положительный заряд размазан по протонам, то в NF4+ в основном на азоте остаётся.

Изменено 31 Октября, 2024 в 16:25 пользователем yatcheh