תחמוצות חנקן, הידועות גם בשם NOx, הן תרכובות כימיות הנוצרות משילוב של חנקן וחמצן. ישנן מספר תחמוצות חנקן, הנפוצות ביותר הן תחמוצת החנקן (NO), חנקן דו-חמצני (NO2) וחנקן תלת-חמצני (N2O3). המינוח של תרכובות אלו עומד בקריטריונים של IUPAC, כאשר מספר אטומי החמצן קובע את קידומת שם התרכובת. תחמוצות חנקן ממלאות תפקיד מפתח ביצירת גשם חומצי ובזיהום אוויר, והן תרכובות חשובות לניטור ובקרה.
מהי הנוסחה הנכונה של תחמוצת חנקן?
במאמר שעוסק בתחמוצות חנקן (NOx), חשוב להדגיש את הנוסחה הנכונה של תחמוצת חנקן, שהיא N2Oתרכובת כימית זו נוצרת משני אטומי חנקן ואטום חמצן אחד והיא נמצאת בשימוש נרחב כחומר הרדמה בהליכים רפואיים.
גלה את סוגי התחמוצות ואת המינוח שלהן בצורה פשוטה ואובייקטיבית.
תחמוצות חנקן (NOx) הן תרכובות הנוצרות משילוב של חנקן וחמצן. ישנם סוגים שונים של תחמוצות חנקן, כגון תחמוצת החנקן (NO), תחמוצת החנקן (NO2) ודי-חנקן תלת-חמצני (N2O3).
תחמוצת החנקן (NO) מכילה אטום חנקן אחד ואטום חמצן אחד. חנקן דו-חמצני (NO2) מכיל אטום חנקן אחד ושני אטומי חמצן. לבסוף, די-חנקן תלת-חמצני (N2O3) מכיל שני אטומי חנקן ושלושה אטומי חמצן.
מתן השמות לתחמוצות חנקן פועל לפי אותו כלל כמו בתרכובות כימיות אחרות, כאשר היסוד שאחרי חמצן מקבל את הסיומת "oso" כאשר יש לו מספר נמוך יותר של חמצנים ו-"ico" כאשר יש לו מספר גבוה יותר של חמצנים. לדוגמה, תחמוצת החנקן (NO) נקראת תחמוצת חנקן, ודו-חמצן חנקן (NO2) נקראת תחמוצת חנקן.
בקצרה, תחמוצות חנקן הן תרכובות הנוצרות משילוב של חנקן וחמצן, המיוצגות על ידי נוסחאות כגון NO, NO2 ו-N2O3. המינוח שלהן עוקב אחר כלל הסיומות "oso" ו-"ico", בהתאם לכמות החמצן הקיימת בתרכובת.
אילו תרכובות יוצרות תחמוצות חנקן?
תחמוצות חנקן הן תרכובות הנוצרות משילוב של חנקן וחמצן. התרכובות העיקריות היוצרות תחמוצות חנקן הן תחמוצת החנקן (NO), או חנקן דו-חמצני (NO2) ו - תחמוצת חנקן (N2O).
תחמוצת החנקן היא גז חסר צבע ובעל ריאקטיביות גבוהה הנוצר בתגובה בין חנקן לחמצן. חנקן דו-חמצני הוא גז חום-אדמדם הנובע מחמצון תחמוצת החנקן באטמוספירה. לבסוף, תחמוצת החנקן היא גז חסר צבע ובעל מתיקות קלה המשמש בהרדמה ובאירוסולים.
תרכובות אלו ידועות בשם תחמוצות חנקן (NOx) ומשחקים תפקיד משמעותי בזיהום אוויר. השילוב של תחמוצות אלו עם מזהמים אחרים עלול לגרום להיווצרות גשם חומצי ולפגוע באיכות האוויר.
לכן, שליטה בפליטות תחמוצות חנקן חיונית להגנה על בריאות האדם והסביבה. הבנת התרכובות היוצרות תחמוצות חנקן חיונית לפיתוח אסטרטגיות יעילות לבקרת זיהום אוויר.
גלה את שמה של תחמוצת החנקן, המכונה NO2, בכימיה.
תחמוצות חנקן (NOx) הן תרכובות הנוצרות משילוב של חנקן וחמצן. אחת מתחמוצות החנקן הידועות ביותר היא חנקן דו-חמצני, שנוסחתו הכימית היא NO2. אנשים לעיתים קרובות מבלבלים בין חנקן דו-חמצני לתחמוצת חנקן, שנוסחתו הכימית היא N2O.
תחמוצות חנקן (NOx): ניסוחים ומינוח
Os תחמוצות חנקן הן תרכובות אנאורגניות המכילות בעיקרן גזים מחנקן וחמצן. נוסחת הקבוצה הכימית שלהן היא NO x , דבר המצביע על כך שלתחמוצות יש פרופורציות שונות של חמצן וחנקן.
ראשי חנקן נמצאים בקבוצה 15 בטבלה המחזורית, בעוד שראשי חמצן נמצאים בקבוצה 16; שני היסודות שייכים לתקופה 2. קרבה זו היא הסיבה לכך שקשרים ללא קשרים קוולנטיים בתחמוצות. לכן, הקשרים בתחמוצות חנקן הם קוולנטיים.
ניתן להסביר את כל הקשרים הללו באמצעות תורת האורביטלים המולקולריים, אשר מדגימה את הפרמגנטיות (אלקטרון חסר באורביטל המולקולרי האחרון) של חלק מהתרכובות הללו. מבין אלה, התרכובות הנפוצות ביותר הן תחמוצת החנקן ודו-חנקן.
המולקולה בתמונה העליונה מתאימה למבנה הזוויתי של הפאזה הגזי של חנקן דו-חמצני (NO 2 מצד שני, תחמוצת החנקן (NO) היא בעלת מבנה ליניארי (בהתחשב בהכלאה של sp2 עבור שני האטומים).
תחמוצות חנקן הן גזים המופקים מפעילויות אנושיות רבות, החל מנהיגה ברכב או עישון סיגריות, ועד תהליכים תעשייתיים כמו זיהום פסולת. עם זאת, NO מיוצר באופן טבעי על ידי תגובות אנזימטיות וברקים בסערות: N 2 (ז) + O 2 (גרם) => 2NO (גרם)
הטמפרטורות הגבוהות של הקרניים שוברות את מחסום האנרגיה המונע מתגובה זו להתרחש בתנאים רגילים. איזה מחסום אנרגיה? זה שנוצר על ידי הקשר המשולש N≡N, מה שהופך את המולקולה N 2 אטמוספירת גז אינרטי.
מספרי חמצון של חנקן וחמצן בתחמוצות שלהם
תצורת האלקטרונים של חמצן היא [He]2s 2 2p 4 , זקוק רק לשני אלקטרונים כדי להשלים את השמיניה של קליפת הערכיות שלו; כלומר, הוא יכול לצבור שני אלקטרונים ובעל מספר חמצון שווה ל-2-.
מצד שני, תצורת האלקטרונים של חנקן היא [He]2s 2 2p 3 , היכולת לצבור עד שלושה אלקטרונים כדי למלא את שמיניית הערכיות שלה; לדוגמה, במקרה של אמוניה (NH 3 ) בעל מספר חמצון של -3. אבל חמצן אלקטרושלילי הרבה יותר ממימן ו"כופה" על חנקן לחלוק את האלקטרונים שלו.
כמה אלקטרונים חנקן יכול לחלוק עם חמצן? אם תשתפו את אלקטרוני הערכיות שלכם אחד אחד, תגיעו לגבול של חמשת האלקטרונים, שמתאים למספר חמצון של +5.
כתוצאה מכך, בהתאם למספר הקשרים שנוצרים עם חמצן, מספרי החמצון של חנקן נעים בין +1 ל- +5.
ניסוחים ומינוחים שונים
תחמוצות החנקן, לפי סדר מספרי חמצון החנקן העולים, הן:
- N 2 O, תחמוצת חנקן (+1)
– NO, תחמוצת חנקן (+2)
- N 2 O 3 , דיניטרוגן טריאוקסיד (+3)
– לא 2 , חנקן דו-חמצני (+4)
- N 2 O 5 , דיניטרוגן פנטוקסיד (+5)
תחמוצת החנקן (N 2 O)
תחמוצת חנקן (או הידוע בכינויו גז צחוק) היא גז חסר צבע בעל ריח מתוק וקליל, שאינו ריאקטיבי במיוחד. ניתן לדמיין אותה כמולקולה של חנקן. 2 (כדורים כחולים) שבקצה אחד מהם נוסף אטום חמצן. הוא מיוצר על ידי פירוק תרמי של מלחי ניטרט ומשמש כחומר הרדמה ומשכך כאבים.
לחנקן בתחמוצת זו יש מספר חמצון של +1, כלומר הוא אינו מתחמצן מאוד והביקוש שלו לאלקטרונים אינו דוחק; עם זאת, הוא צריך לצבור רק שני אלקטרונים (אחד לכל חנקן) כדי להפוך לחנקן מולקולרי יציב.
בתמיסות בסיסיות וחומציות, התגובות הן:
N 2 O(g) + 2H + (aq) + 2e - => לא 2 (ז) + H 2 ה-(ל)
N 2 O(g) + H 2 O (l) + 2e - => לא 2 (ז) + 2OH - (aq)
תגובות אלו, למרות שמבחינה תרמודינמית הן מועדפות על ידי היווצרות מולקולת חנקן יציבה 2 , מתרחשים באיטיות והריאגנטים התורמים את זוג האלקטרונים חייבים להיות חומרי מחזר חזקים מאוד.
תחמוצת חנקן (NO)
תחמוצת זו מורכבת מגז חסר צבע, ריאקטיבי ופרמגנטי. בדומה לתחמוצת החנקן, יש לה מבנה מולקולרי ליניארי, אך ההבדל העיקרי הוא שגם לקשר N=O יש אופי של קשר משולש.
NO מתחמצן במהירות באוויר ליצירת NO 2 ולכן מייצר אורביטלים מולקולריים יציבים יותר עם אטום חנקן מחומצן יותר (+4).
2NO (g) + O 2 (ז) => 2NO 2 (ז)
מחקרים ביוכימיים ופיזיולוגיים עומדים בבסיס התפקיד השפיר שממלאת תחמוצת זו באורגניזמים חיים.
הוא אינו יכול ליצור קשרי N-N עם מולקולת NO אחרת עקב דה-לוקליזציה של האלקטרון החסר באורביטל המולקולרי, המכוון יותר לכיוון אטום החמצן (בשל האלקטרושליליות הגבוהה שלו). ההפך הוא הנכון קורה עם NO. 2 , אשר יכולים ליצור דימרים גזיים.
חנקן תלת-חמצני (N 2 O 3 )
קווים מקווקווים במבנה מצביעים על תהודה של קשר כפול. מכיוון שלכל האטומים יש הכלאה של sp2 2 , המולקולה מישורית והאינטראקציות המולקולריות יעילות מספיק כדי שתת-חנקן חנקן יתקיים כמוצק כחול מתחת ל-101- מעלות צלזיוס. בטמפרטורות גבוהות יותר, הוא נמס ומתפרק ל-NO ו-NO 2 .
מדוע הוא מתפרק? מכיוון שמספרי החמצון +2 ו-+4 יציבים יותר מ-+3, האחרון קיים בתחמוצת עבור כל אחד משני אטומי החנקן. ניתן להסביר זאת, שוב, על ידי יציבות האורביטלים המולקולריים הנובעת מחוסר הפרופורציה.
בתמונה, הצד השמאלי של N 2 O 3 מתאים ל-NO, בעוד שהצד הימני ל-NO 2 באופן הגיוני, הוא נוצר על ידי התלכדות של תחמוצות קודמות בטמפרטורות נמוכות מאוד (-20 מעלות צלזיוס). N 2 O 3 הוא אנהידריד חומצה חנקתית (HNO 2 ).
חנקן דו-חמצני וטטרוקסיד (NO 2 , N 2 O 4 )
הלא 2 הוא גז חום או חום-אדמדם, ריאקטיבי ופראמגנטי. מכיוון שחסר בו אלקטרון, הוא מתקשר (מתחבר) עם מולקולת NO גזית אחרת. 2 ליצירת חנקן טטרוקסיד, גז חסר צבע, היוצר שיווי משקל בין שני המינים הכימיים:
2 לא 2 (ז) <=> נ 2 O 4 (ז)
זהו חומר חמצון רעיל ורב-תכליתי, המסוגל להתפרק בתגובות החמצון-חיזור שלו ליונים (אוקסואניונים) NO 2 - ולא 3 - (יצירת גשם חומצי) או ב-NO.
באופן דומה, ה-NO 2 מעורב בתגובות אטמוספריות מורכבות, וגורם לשינויים בריכוזי האוזון (O 3 ) בגובה הקרקע ובסטרטוספירה.
דיניטרוגן פנטוקסיד (N 2 O 5 )
כאשר הוא מיובש, הוא מייצר HNO 3 ובריכוזים גבוהים יותר של חומצה, חמצן עובר פרוטונציה בעיקר עם מטען חיובי חלקי - O + - H, מאיץ תגובות חמצון-חיזור.
הפניות
- שאל את אנשי ה-IIT. ((2006-2018)). שואלים אוחזר ב-29 במרץ, 2018, מאתר askIITians: askIITians.com
- אנציקלופדיה בריטניקה בע"מ (2018). אנציקלופדיה בריטניקה אוחזר ב-29 במרץ 2018, מתוך אנציקלופדיה בריטניקה: britannica.com
- טוקס טאון (2017). טוקס סיטי אוחזר ב-29 במרץ 2018, מטוקס טאון: toxtown.nlm.nih.gov
- פרופסור פטרישיה שפלי. (2010). תחמוצות חנקן באטמוספרה. אוניברסיטת אילינוי. אוחזר ב-29 במרץ 2018, מאתר: butane.chem.uiuc.edu
- שיבר ואטקינס (2008). כימיה אנאורגנית ב אלמנטים של קבוצה 15. (מהדורה רביעית, עמ' 361-366). מקגרו היל