Na3N Lewis Struktura a vlastnosti (13 kompletních faktů)

Na₃N nebo nitrid sodný je ternární nitrid sloučeniny alkalického kovu o molekulové hmotnosti 82.97 g/mol. Nyní budeme diskutovat Na₃N podrobně.

Na₃N lze považovat za molekulu amoniaku, kde jsou všechny tři atomy H nahrazeny třemi atomy sodíku. Uspořádání molekuly je jako u amoniaku, což je čtyřstěnná část. Osamělé páry N se také účastní geometrie a také hybridizace. Zdá se, že má tmavě modrou barvu.

Může být syntetizován tepelným rozkladem NaNH₂ nebo normální reakce mezi atomy Na a N. V tomto článku si vysvětlíme molekulární vlastnosti NaN₃ spolu s jeho hybridizací, rozpustností, polaritou a vazebným úhlem s náležitým vysvětlením v následující části článku.

1. Jak nakreslit Na₃N Lewisova struktura

Lewisova struktura nám může poskytnout správnou představu o vazbě, valenčních elektronech, tvaru a úhlu vazby. Nyní se pokusíme nakreslit Lewisovu strukturu Na₃N v několika krocích.

Počítání celkového počtu valenčních elektronů

Elektrony se účastní valenčního orbitalu a tvorby vazeb pro Na₃N, na druhou stranu můžeme říci, že každý Na a N přispěly celkem 8 valenčními elektrony pro molekulu, která je zodpovědná za chemické vlastnosti molekuly.

Výběr centrálního atomu

Po sečtení celkových valenčních elektronů musíme vybrat centrální atom molekuly. Výběr centrálního atomu je velmi důležitá část, protože jsou s ním spojeny všechny okolní atomy. Na základě velikosti a elektronegativity volíme N jako centrální atom pro Na₃N molekula.

Uspokojení oktetu

Každý atom v molekule po vytvoření vazby by měl být uspokojen svým oktetem, aby splnil svůj valenční orbitál a získal stabilitu vzácného plynu. K dokončení oktetu by měl každý atom sdílet nebo mít vhodný počet elektronů ve valenčním orbitalu. Celkový požadovaný počet elektronů podle oktetu je 14.

Uspokojení valence

Každý atom by měl tvořit stejný počet vazeb jako jeho valence. Valenčních elektronů je 8 a oktetových elektronů bude 14, takže zbývajících 14-8 = 6 elektronů by mělo být doprovázeno 6/2 = 3 vazbami. N má stabilní valenci 3 a tvoří 3 vazby se třemi atomy Na a každý Na tvoří jednoduchou vazbu s N.

Přiřaďte osamělé dvojice

V molekule Na3N budou přítomny minimálně tři vazby a poté, pokud zůstanou elektrony, jsou použity při tvorbě vazby (pokud je to požadováno) nebo existují jako osamocené páry nad konkrétními atomy. Pouze N obsahuje osamocený pár, protože má pět valenčních elektronů a tvoří tři vazby sdílející tři elektrony.

2. Na₃N valenčních elektronů

Valenční elektrony jsou elektrony přítomné v nejvzdálenějším orbitálu a zodpovědné za chemické vlastnosti atomu. Spočítejme valenční elektrony přítomné pro NaN₃.

Celkový počet valenčních elektronů se počítá na 8, kde elektrony přispívají také ze 3 atomů Na a 1 atomu N. Celkové valenční elektrony jsou tedy součtem valenčních elektronů pro jednotlivé atomy. Musíme spočítat valenční elektrony jednotlivých atomů a pak sečíst.

• Elektronická konfigurace Na je [Ne]3s¹
• Valenční elektron pro každý atom Na je tedy 1
• Elektronická konfigurace N je [He]2s²2p³
• Elektronová konfigurace pro atom N je tedy 5
• Takže celkové valenční elektrony pro NaN₃ jsou (1*3) + 5 = 8

3. Na₃N Lewisovy struktury osamělé páry

Počet osamělých párů je zbývající elektrony od valenčních elektronů k vazbě účastnících se elektronů. Vypočítejme osamocené páry Na₃N.

Celkový počet osamělých párů přítomných nad Na₃N je 1 pár, což znamená pouze 2 osamocené elektrony a tyto elektrony jsou z valenčního orbitalu N. protože N má 5 elektronů včetně jeho obou valenčních orbitalů a pouze tři elektrony jsou použity při tvorbě vazby, takže zbývající elektrony existují jako osamocený pár .

• Vzorec, který se má vypočítat pro osamocené páry, je, osamělé páry = elektrony přítomné ve valenčním orbitalu – elektrony podílející se na tvorbě vazby
• Osamělé páry přítomné na každém atomu Na jsou 1-1 = 0
• Osamělé páry přítomné na atomu N jsou 5-3 = 2
• Takže N obsahuje pouze 1 pár elektronů a to je celkový osamocený pár nad NaN₃ molekula.

4. NaN₃ pravidlo oktetu Lewisovy struktury

Po vytvoření vazby se na molekulu aplikuje oktetové pravidlo doplněním valenčního orbitalu vhodným počtem elektronů. Pojďme zkontrolovat oktet NaN₃.

Pro dokončení oktetů potřebují Na a N jeden a tři elektrony, protože ve svém valenčním orbitalu mají jeden a pět valenčních elektronů. Celkový počet elektronů potřebných pro oktet je tedy 6+8 = 14, ale valenčních elektronů je k dispozici 8, takže zbývající elektrony jsou vyplněny oktetem.

Bude zde 14-8 = 6 elektronů sdílených 6/2 = 3 vazbami potřebnými pro NaN₃ molekula a každý Na tvoří jednoduchou vazbu s N tímto způsobem N vytváří tři jednoduché vazby, aby se doplnil oktet N a Na. Takže sdílením elektronů každý atom v NaN₃ dokončil svůj valenční orbitál a oktet.

5. NaN₃ tvar Lewisovy struktury

Molekulární tvar NaN₃ je určena teorií VSEPR a přítomností centrálních a dalších atomů. Předpokládejme tvar NaN₃.

Molekulární tvar NaN₃ kolem centrálního atomu N je trigonální pyramida, kterou lze určit z následující tabulky.

Tvar tetra-koordinované molekuly je čtyřstěnný, kde je odpuzování velmi minimální, ale pokud je jedna vazba nahrazena osamocenými páry, tvar se změní na trigonální pyramidální jako AX.₃Molekula typu E podle teorie VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), NaN₃ přijal tvar trigonálního jehlanu.

6. Na₃N úhel Lewisovy struktury

Vazebný úhel Na₃N závisí na orientaci atomů N a tří atomů Na v trigonálním pyramidálním tvaru. Vypočítejme vazebný úhel Na₃N.

Vazebný úhel Na-N-Na je kolem 107⁰, díky třem vazebným párům a jednomu odpuzování osamělého páru molekula zmenšuje svůj vazebný úhel z ideální hodnoty 109.5⁰. tvar molekuly se odchýlil od ideálního tvaru čtyřstěnného až trigonálního jehlanu, takže je změněn i vazebný úhel.

• Nyní se pokusíme sloučit teoretický vazebný úhel s vypočtenou hodnotou vazebného úhlu z jeho hybridizace centrálního atomu.
• Vzorec vazebného úhlu podle Bentova pravidla je COSθ = s/(s-1).
• Centrální atom N je sp³ hybridizované, takže znak s je zde 1/4^th
• Vazebný úhel je tedy COSθ = {(1/4)} / {(1/4)-1} =-( 1/3)
• Θ = COS^-1(-1/2) = 109.5⁰
• Ale tvar molekuly se mění, takže vazebný úhel se také snižuje.
• Hodnota úhlu vazby je tedy vypočtená hodnota a teoretická hodnota je rovna.

7. Na₃N Lewisova struktura formální náboj

Projekt formální poplatek je hypotetický koncept, který předpokládá stejnou elektronegativitu pro všechny atomy k předpovědi náboje. Nyní vypočítáme formální náboj Na₃N.

Formální náboj ukázaný Na₃Molekula N je 0, protože molekula Na₃N je neutrální povahy. Náboj akumulovaný kationtem i aniontem je v této molekule plně neutralizován. Elektropozitivní atomy Na jsou neutralizovány elektronegativními atomy dusíku nábojem valence.

• Molekula je neutrální při výpočtu formálního náboje podle vzorce, Formální náboj = N_v - N_lp -1/2 N_bp
• Formální náboj přítomný na Naatomu je 1-0-(2/2) = 0
• Formální náboj přítomný na jodidovém iontu je 5-2-(6/2) = 0
• Takže formální náboj Na a Nare 0 a 0, takže hodnota je stejná a nulová, takže se navzájem neutralizovaly a udělaly molekulu neutrální

8. Na₃N hybridizace

Centrální atom N podstoupí hybridizace protože má různý orbitál různé energie k vytvoření kovalentní vazby. Podívejme se na hybridizaci Na₃N.

N je sp³ hybridizovaný, kde jeho osamocené páry jsou přítomny jeden z hybridizovaných orbitalů, což lze potvrdit z následující tabulky.

• Hybridizaci můžeme vypočítat podle konvenčního vzorce, H = 0.5(V+M-C+A),
• Hybridizace centrálního N je tedy ½(5+3+0+0) = 4 (sp³)
• Na hybridizaci se podílí jeden s orbital a tři p orbitaly N.
• Osamělý pár nad N se účastní hybridizace.

9. Na₃N rozpustnost

Rozpustnost kovalentní molekuly závisí na tendenci H-vazby a rozsahu disociace. Podívejme se, zda Na₃N je nebo není rozpustný ve vodě.

Na₃N je rozpustný ve vodě, protože přítomnost elektronegativního atomu N menší velikosti může tvořit H-vazbu s osamocenými páry molekuly vody. Také kation Na⁺ může přitahovat molekulu vody svým iontovým potenciálem a stává se rozpustným ve vodě.

Kromě vody Na₃N může být rozpustný v dalších následujících rozpouštědlech

• CCl₄
• CHCl₃
• DMSO
• Benzen
• Toluen

10. Je Na₃N pevné nebo kapalné?

Většina kovalentních molekul má nižší energii interakce mezi jednotlivými atomy. Nyní vidíme, zda Na₃N je pevné nebo kapalné povahy.

Na₃N je pevná kovalentní molekula, protože van der Waalova přitažlivost v molekule je velmi vysoká, takže všechny atomy existují ve vzájemné těsné blízkosti. V krystalické formě existuje jako krychlový, kde každý atom Na je obklopen čtyřmi atomy N a každý atom N je také obklopen čtyřmi atomy Na.

Při pokojové teplotě vypadá jako červenohnědý nebo tmavě modrý pevný krystal.

11. Je Na₃N polární nebo nepolární?

Kovalentní molekula vykazuje polární i nepolární znaky na základě geometrie, kterou přijali. Podívejme se, zda Na₃N je polární nebo nepolární.

Na₃N je polární molekula díky svému pyramidálnímu tvaru, který je asymetrický. Existují tři dipólové toky od elektropozitivního atomu Na k elektronegativním atomům N. Ale žádný opačný směr dipólového momentu nebude pozorován kvůli molekulárnímu tvaru a zobrazení výsledného dipólového momentu.

Také vazebný úhel mezi Na a N dělá molekulu polární pro její orientaci.

12. Je Na₃N kyselé nebo zásadité?

Kyselost nebo zásaditost závisí na schopnosti darovat proton nebo hydroxid ve vodném roztoku. Podívejme se, zda Na₃N je kyselý nebo zásaditý.

Na₃N není ve své podstatě kyselý ani zásaditý, protože vzniká neutralizační reakcí mezi jednou kyselinou (kyselinou chlorovodíkovou) a jednou bází (hydroxid sodný) sloučeninou. Nemá tedy žádný zvláštní charakter. Dokonce nemá žádný kyselý protonový nebo hydroxidový iont.

Ale osamocený pár nad N může být darován kvůli přítomnosti hybridizovaného orbitalu, takže může být delokalizován a z tohoto důvodu funguje jako Lewisova báze.

13. Je Na₃N elektrolyt?

Elektrolytická povaha kovalentních molekul je nižší než u iontových molekul, protože jsou přitahovány slabou silou. Podívejme se, zda Na₃N je elektrolyt nebo ne.

Na₃N je silný elektrolyt, protože se může disociovat na dvě vysoce nabité částice Na⁺ a N^3-. Díky tvorbě těchto dvou typů iontů ve vodném roztoku se roztok také nabíjí a velmi snadno přenáší elektřinu.

14. Je Na₃N iontové nebo kovalentní?

Povaha vazby centrálního atomu závisí na hybridizační nebo silné interakční síle. Pojďme diskutovat o tom, zda Na₃N je iontový nebo kovalentní.

Na₃N je mírně iontové povahy spolu s kovalentním charakterem, protože žádná molekula není 100% čistá iontová nebo kovalentní v závislosti na teorii polarizovatelnosti Fajanova pravidla. Centrální N prochází hybridizací jako kovalentní molekula, ale Na⁺ má vyšší iontový potenciál, může být polarizovanou aniontovou částí.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Na₃N je anorganická Lewisova báze, kde osamocený pár nad N může být darován elektronově chudému centru a účastnit se různých reakcí. Nemá bod tání ani při vyšších teplotách se rozkládá na černou elementární formu.

Také čtení:

• Coh2 Lewisova struktura
• Struktura Koh Lewis
• Lewisova struktura Mgcl2
• Pof3 Lewisova struktura
• Lewisova struktura N2o2
• Sbh3 Lewisova struktura
• Sicl4 Lewisova struktura
• Sbcl5 Lewisova struktura
• Nco Lewisova struktura
• Lewisova struktura Ch2cl2

Biswarup Chandra Dey

Ahoj……já jsem Biswarup Chandra Dey, dokončil jsem magisterské studium chemie na Central University of Punjab. Mým oborem je anorganická chemie. Chemie není jen o čtení řádek po řádku a memorování, je to koncept, kterému lze snadno porozumět, a zde s vámi sdílím koncept chemie, který se učím, protože o znalosti stojí za to se o ně podělit.