NO3-Lewis-structuur, geometrie, hybridisatie: 9 stappen (opgelost)

by

Het nitraation (NO3-) heeft een stikstofatoom (N) omgeven door drie zuurstofatomen (O), met 5 valentie-elektronen van N, 6 van elke O, plus een extra elektron van de negatieve lading, in totaal 24 elektronen. De Lewis-structuur vertoont één dubbele NO-binding en twee NO-enkele bindingen, waarbij de negatieve lading gedelokaliseerd is over de zuurstofatomen, wat blijkt uit resonantie. Elk zuurstofatoom in de enkele bindingen heeft drie alleenstaande paren, en de dubbelgebonden zuurstof heeft er twee. Deze opstelling resulteert in een trigonale vlakke geometrie met verbindingshoeken van ongeveer 120°. De resonantie en delokalisatie van elektronen dragen bij aan de stabiliteit en reactiviteit van het ion, essentieel in veel biochemische en industriële processen.

NEE3- heeft een trigonale vlakke structuur met bindingshoek 1200. Stikstof is verbonden met drie zuurstofatomen via covalente bindingen. Al deze covalente bindingen hebben dezelfde lengte vanwege resonantie. Alle nitraatverbindingen zijn in water oplosbaar, behalve bismutoxynitraat.

Laten we enkele relevante onderwerpen bespreken met betrekking tot vorm, hybridisatie, bindingshoek, oplosbaarheid van NO3- Lewis-structuur hieronder.

NO3-Lewis-structuur
NO3-Lewis-structuur

Hoe teken je NEE3- lewis structuur?

Lewis-structuren zijn die structurele representaties waarin niet-bindende elektronen worden weergegeven als de elektronenstippen. Laten we de stappen volgen van het tekenen van de Lewis-structuur.

Bepaling van valentie-elektronen:

Zowel stikstof als zuurstof zijn p-blokelementen en ze hebben respectievelijk vijf en zes elektronen in hun valentieschil.

De bindingselektronen vinden:

Er is één dubbele binding en er zijn twee sigmabindingen tussen stikstof en zuurstof. Daarom zijn (4×2) =8 elektronen betrokken bij binding.

De niet-bindende elektronen vinden:

De twee zuurstofatomen, verbonden via enkelvoudige covalente bindingen, hebben er zes en de zuurstof gebonden via een dubbele binding met stikstofatoom heeft respectievelijk vier niet-bindende elektronen.

no3-lewis structuur
NEE3- Lewis-structuur

NEE3- Lewis-structuurresonantie

Resonantie is de beweging van de pi-elektronenwolk naar het hele molecuul met het oog op stabilisatie. Laten we de resonantiestructuren van nitraationen tekenen.

Alle resonantiestructuren van NO3- gelijke bijdrage leveren aan de hybride structuur. Er zijn in totaal drie resonantiestructuren mogelijk voor nitraationen en ze zijn allemaal equivalent vanwege de gelijke NO-bindingslengte.

De resonantiestructuren helpen om zowel de meest stabiele als de hybride structuur van elk molecuul te identificeren. Formele lading van elk van de atomen kan ook worden berekend uit resonantiestructuren.

NO3 Resonantiestructuur
NEE3- Resonantiestructuur

NEE3- Lewis-structuurvorm

Lewis-structuur vorm, gedefinieerd vanuit de VSEPR-theorie, bepaalt de driedimensionale moleculaire rangschikking van de atomen in een molecuul. Laten we de vorm van NO uitzoeken3-.

De lewis structuur vorm van NO3- is trigonaal vlak. Het bevat drie zuurstof- en één stikstofatoom die met elkaar verbonden zijn door covalente bindingen. NO3- krijgt deze trigonale vlakke vorm door sp2-hybridisatie van stikstofatoom.

De vorm en geometrie van dit ion zijn hetzelfde omdat stikstof geen alleenstaand paar in nitraat heeft. Als stikstof een alleenstaand paar heeft, zal de vorm afwijken van zijn geometrie, aangezien de alleenstaande paren een afstoting van het eenzame paar-bindingspaar met de NO-bindingen zullen veroorzaken.

NEE3- Lewis-structuur formele lading

Resonantie hybride structuur helpt bij het berekenen van de formele lading van elk atoom in een molecuul. Laten we de formele lading van NO . berekenen3-.

De formule van NO3- formele ladingsberekening is = {Totaal aantal valance-elektronen - aantal elektronen blijft als niet-gebonden - (aantal elektronen betrokken bij bindingsvorming/2).} Eén positieve lading op stikstof en twee negatieve ladingen op zuurstofatoom maakt het molecuul negatief geladen soorten.

  • Formele lading stikstof = 5 – 0 – (8/2) = +1
  • Formele lading van elk van de zuurstof gehecht via een enkele binding met stikstof = 6 – 6 – (2/2) = -1
  • Formele lading van zuurstof gebonden door dubbele binding met stikstof = 6 – 4 – (4/2) = 0
  • De formele lading van het hele molecuul is = +1-1-1 = 0.

NEE3- Lewis-structuurhoek

Lewis-structuur hoek, bepaald aan de hand van de vorm van het molecuul, wordt gevormd tussen twee covalente bindingen en één atoom. Laten we het in detail uitleggen.

De lewis structuur hoek van NO3- is 1200. Het is de werkelijke bindingshoek van elk trigonaal vlak gevormd en sp2-gehybridiseerd molecuul. Net als hybridisatie kan de bindingshoek ook worden bepaald op basis van de VSEPR-theorie (Valence Shell Electron Pair Repulsion).

Nitraat-ion vertoont zijn werkelijke bindingshoek volgens zijn vorm en hybridisatie vanwege de afwezigheid van eenzame paren op het centrale atoom. Deze eenzame paren hebben betrekking op de afstoting van het eenzame paar-bindingspaar en de bindingshoek zal worden verminderd ten opzichte van de werkelijke hoek.

NEE3- Lewis Structuur Octet Regel

Octetregel geeft aan dat elk atoom acht elektronen in zijn valentieschil zou moeten hebben, net als het dichtstbijzijnde edelgasmolecuul. Laten we uitzoeken of de atomen in NO3- octetregel gehoorzamen of niet.

Alle atomen in NO3- gehoorzamen octet regel op de volgende manier-

  • Stikstof heeft vijf valentie-elektronen en deelt nog drie elektronen met de drie zuurstofatomen. Daarom wordt voldaan aan de octetregel in het geval van stikstof.
  • Elk van de twee zuurstofatomen (negatief geladen) heeft zes elektronen in de buitenste schil en krijgt nog twee elektronen uit stikstof en het octet wordt opgevuld.
  • Rest van het zuurstofatoom (bevestigd met dubbele binding) voldoet ook aan de octetregel omdat het twee elektronen deelt met stikstof met stikstof.

NEE3- Lewis-structuur alleenstaande paren

Eenzame paren worden beschouwd als die valentie-elektronen die niet worden uitgewisseld met andere atomen door middel van bindingsvorming. Laten we het hebben over de eenzame paren.

Formule voor de berekening van alleenstaande paren of niet-gebonden elektron in NO3- = totaal aantal volant-elektronen - aantal gebonden elektronen.

  • Aantal niet-gebonden elektronen in stikstof = 5 – 5 = 0
  • Aantal niet-gebonden elektronen in negatief geladen zuurstofatoom = 6 – 0 = 6
  • Aantal niet-gebonden elektronen in neutrale zuurstof = 6 – 2 = 4
  • Dus totaal aantal alleenstaande paren in NO3- is = (6×2) + 4 = 16

NEE3- Valentie-elektronen

Valentie-elektronen worden gedefinieerd als die elektronen die behoren tot de buitenste schil die bij een atoom hoort. Laten we de valentie-elektronen van NO . tellen3-.

Totaal aantal valentie-elektronen in NO3- is (3×6) + 5 = 23 en is bepaald uit de som van de valentie-elektronen van één stikstof- en drie zuurstofatomen. Als ap-blokelement hebben stikstof en zuurstof respectievelijk vijf en zes elektronen in hun 2s- en 2p-orbitalen.

Stikstof en zuurstof hebben de 2s-orbitaal volledig gevuld (2s2) en 2p orbitaal die gevuld zijn met drie elektronen in het geval van stikstof (2p3) en vier elektronen in zuurstofatoom (2p4). Deze twee orbitalen worden beschouwd als valentieschil.

NEE3- Hybridisatie

Het concept van het mengen van twee atomaire orbitalen om een ​​nieuwe hybride orbitaal te genereren, wordt hybridisatie genoemd. Laten we erover discussiëren.

De hybridisatie van stikstof in NO3- is sp2. 2s en 2p orbitalen van stikstof zijn betrokken bij deze hybridisatie met drie zuurstofatomen. Omdat stikstof geen elektronen meer heeft als niet-bindend, zijn alle vijf elektronen betrokken bij de vorming van NO-bindingen.

Moleculaire geometrie kan alleen worden bepaald uit de orbitale hybridisatie van het molecuul. Alle sp2 gehybridiseerde atomen vertonen altijd een trigonale vlakke vorm in afwezigheid van eenzame paren.

Is niet3- een vaste stof?

De fysieke toestand van een molecuul hangt af van de aard van het molecuul of ion. Laten we het bespreken.

Er kan geen commentaar op worden gegeven als NEE3- is vast, vloeibaar of gas omdat het slechts een polyatomisch ion is dat bestaat uit stikstof- en zuurstofatomen. Om commentaar te geven op de fysieke toestand van NO3-, het moet met een metaal of een atoom worden bevestigd en alleen dan kan het worden bepaald.

Waarom en hoe NEE3- is geen vaste stof?

NEE3- kan geen vaste stof zijn omdat het geen verbinding is, een polyatomisch ion. Het kookpunt kan alleen voor elke verbinding worden gemeten, niet voor elk ion. Als het een verbinding vormt, kan de fysieke toestand ervan worden bepaald. Bijvoorbeeld HNO3 is een vloeibare verbinding, terwijl natriumnitraat een vaste stof is.

Is niet3- Oplosbaar in water?

De oplosbaarheid hangt af van de aard (polair of niet-polair) van opgeloste en oplosmiddelmoleculen.

De meeste NEE3- verbindingen zijn oplosbaar in water. De verbindingen die nitraationen bevatten, zijn meestal polair en polaire verbindingen zijn altijd oplosbaar in polair oplosmiddel zoals water.

Waarom en hoe NEE3- zijn oplosbaar in water?

NEE3- verbindingen zijn oplosbaar in water omdat de watermoleculen een ionische atmosfeer vormen rond de polaire opgeloste moleculen. Het positieve uiteinde van water bedekt het negatieve uiteinde van de opgeloste stof en het zuurstofuiteinde van water vormt de ionische atmosfeer rond het positieve uiteinde van de opgeloste stof.

De volgende verbindingen van NO3- zijn bijvoorbeeld oplosbaar in water-

  • Natriumnitraat
  • Salpeterzuur
  • Calciumnitraat

Is niet3- polair of niet-polair?

Polariteit of niet-polariteit hangt af van de rangschikking van bindingen en de elektronegativiteiten van het molecuul. Laten we bespreken of NEE3- is polair of niet-polair.

NEE3- is polair omdat het een trigonale vorm heeft en alle atomen erin zeer elektronegatief zijn. Er is geen annulering van de obligatie-dipool in NO3-. Daarom bevat het een permanent dipoolmoment.

Waarom en hoe NEE3- is polair?

De polariteit van NO3- hangt af van zijn trigonale vorm. Laten we hieronder bespreken.

NEE3- is polair omdat een NO-bindingsmoment niet kan worden opgeheven door een andere NO-binding. Als de ene bindingsdipool door een andere wordt geannuleerd, is het netto dipoolmoment van NO3- zal nul zijn en zal worden beschouwd als een niet-polair molecuul.

Is niet3- een zuur of base?

Voor de zuurgraad of basiciteit van een verbinding moet worden bepaald of deze elektronenrijk is of niet. Laten we het uitzoeken.

NEE3- wordt beschouwd als een geconjugeerde base omdat het een elektronenrijk polyatomisch ion is. Het gedraagt ​​zich als een lewisbase omdat het de overtollige elektronendichtheid aan elk lewiszuur kan doneren.

Waarom en hoe NEE3- is een basis?

Een metaalnitraatverbinding zijn zoals NaNO3, NO3- is gevormd. Laten we ons erop concentreren.

NEE3- is een base omdat de overtollige elektronendichtheid ervan kan worden gedoneerd via het zuurstofatoom. Voor salpeterzuur, NO3- kan een covalente binding vormen met waterstof, een lewiszuur of elektronendeficiënte soorten via het zuurstofuiteinde.

Daarom wordt de overtollige elektronendichtheid van zuurstof verschoven naar waterstof door de nieuwe covalente binding tussen zuurstof en waterstof.

Is niet3- een elektrolyt?

Elke verbinding kan alleen elektrolyt zijn als het kan worden gedissocieerd in twee tegengesteld geladen ionen in een waterige oplossing. Laten we het uitleggen of NEE3- is elektrolyt of niet.

NEE3- kan alleen elektrolyt zijn als het een verbinding vormt met een metaalatoom of waterstof. Zowel natriumnitraat als salpeterzuur zijn bijvoorbeeld elektrolyt van aard.

Waarom en hoe NEE3- is geen elektrolyt?

NEE3- zal een elektrolyt zijn en kan worden gedissocieerd in twee tegengestelde ionen als het is bevestigd aan een atoom om een ​​molecuul te vormen. Daarom kan niet worden opgemerkt of NEE3- kan elektrolyt zijn of kan elektriciteit geleiden.

Is niet3- ionisch of covalent?

Het ionische of covalente karakter hangt af van de aanwezigheid van een ionische of covalente binding. Laten we er een overzicht van geven.

NEE3- is covalent omdat stikstof is verbonden met de drie zuurstofatomen via covalente bindingen die worden gevormd door het delen van elektronen tussen de samenstellende atomen.

Waarom en hoe NEE3- is een covalente verbinding?

Het delen van elektronen tussen de atomen maakt een molecuul tot een covalente verbinding. Laten we hierover praten.

NEE3- is covalent vanwege de aanwezigheid van covalente bindingen. Deze covalente bindingen worden gevormd door het delen van elektronen tussen stikstof en zuurstof. Ionische bindingen kunnen alleen worden gevormd als elektronenparen volledig worden overgedragen van een elektropositief naar een elektronegatief atoom. Daarom is het geen ionische verbinding.

Conclusie

Nitraat is een in water oplosbare covalente verbinding met significante toepassingen op verschillende gebieden. Het wordt gebruikt als meststof in de landbouwindustrie. Het gedraagt ​​zich ook als een goed oxidatiemiddel bij verschillende chemische reacties.

Lees ook: