Valores de nitrogênio: configuração e compostos

O nitrogênio é um elemento químico fundamental presente na composição de diversos compostos orgânicos e inorgânicos. Sua configuração eletrônica, com cinco elétrons na camada de valência, confere a capacidade de formar múltiplas ligações covalentes, resultando em uma grande diversidade de compostos químicos. Neste contexto, os valores de nitrogênio desempenham um papel crucial na química orgânica e inorgânica, contribuindo para a formação de moléculas importantes para a vida e para a indústria. Neste artigo, exploraremos a configuração eletrônica do nitrogênio, seus compostos mais comuns e sua importância na natureza e na sociedade.

Composição do nitrogênio: qual é a sua estrutura molecular e características principais?

O nitrogênio é um elemento químico essencial para a vida na Terra, sendo encontrado em diversas formas e compostos. Sua estrutura molecular é composta por dois átomos ligados por uma ligação covalente, formando a molécula de N₂. Esta molécula é bastante estável devido à sua ligação tripla, o que torna o nitrogênio um gás inerte e pouco reativo.

Uma das principais características do nitrogênio é a sua abundância na atmosfera terrestre, representando cerca de 78% do ar que respiramos. Além disso, o nitrogênio é um componente fundamental para a formação de proteínas, ácidos nucleicos e outras moléculas orgânicas essenciais para os seres vivos.

Outra característica importante do nitrogênio é a sua capacidade de formar uma grande variedade de compostos, como os óxidos de nitrogênio, os nitratos e os nitritos. Estes compostos são utilizados na agricultura como fertilizantes, na indústria química na produção de explosivos e em diversas outras aplicações.

Sua estrutura molecular simples, porém versátil, permite a formação de uma grande variedade de compostos que são fundamentais para o funcionamento dos ecossistemas e para o desenvolvimento humano.

Propriedades químicas do nitrogênio: características e comportamento em reações químicas.

Valores de nitrogênio são essenciais para compreender as propriedades químicas desse elemento. O nitrogênio é um gás incolor e inodoro que compõe a maior parte da atmosfera terrestre. Sua configuração eletrônica é 1s² 2s² 2p³, o que o torna altamente reativo em diversas reações químicas.

Uma das principais características do nitrogênio é sua tendência a formar ligações covalentes. Isso ocorre devido à sua alta eletronegatividade, o que o torna capaz de compartilhar elétrons com outros elementos. Além disso, o nitrogênio pode formar compostos estáveis, como o amônia (NH₃) e o nitrato de potássio (KNO₃).

Em reações químicas, o nitrogênio pode atuar como um oxidante ou um redutor, dependendo das condições em que ocorre a reação. Por exemplo, na decomposição térmica do nitrato de amônio, o nitrogênio atua como um oxidante, liberando oxigênio e nitrogênio gasoso. Já na síntese de amônia a partir de nitrogênio e hidrogênio, o nitrogênio atua como um redutor, recebendo elétrons para formar a molécula de amônia.

Essas características determinam o comportamento do nitrogênio em reações químicas, tornando-o um elemento versátil e fundamental para diversas aplicações industriais e ambientais.

Valência do nitrogênio: qual é o número de elétrons que ele compartilha?

A valência do nitrogênio refere-se à capacidade desse elemento químico de compartilhar elétrons com outros átomos para formar ligações covalentes. O nitrogênio possui cinco elétrons na camada de valência, o que significa que ele pode compartilhar até três elétrons para completar o octeto e atingir estabilidade.

Assim, o nitrogênio normalmente compartilha três elétrons com outros átomos para formar ligações covalentes. Isso resulta em uma valência de três para o nitrogênio, indicando que ele pode se ligar a até três átomos de outros elementos através de ligações covalentes.

Os compostos formados pelo nitrogênio, como amônia (NH₃), nitrato (NO₃) e nitrogênio (N₂), são exemplos de como esse elemento pode compartilhar elétrons para formar moléculas estáveis.

Portanto, a valência do nitrogênio, que indica o número de elétrons que ele compartilha em ligações covalentes, é de três, permitindo a formação de uma variedade de compostos químicos importantes para diversos processos biológicos e industriais.

Qual a porcentagem de nitrogênio presente?

No artigo “Valores de nitrogênio: configuração e compostos”, é discutida a importância do nitrogênio na química e na natureza. O nitrogênio é um elemento essencial para a vida, presente em diversas moléculas orgânicas e inorgânicas. Em termos de porcentagem, o nitrogênio constitui aproximadamente 78% da atmosfera terrestre, sendo o gás mais abundante nesse ambiente. Além disso, o nitrogênio está presente em compostos como amônia, nitratos e proteínas, desempenhando papéis fundamentais em processos biológicos e industriais.

Valores de nitrogênio: configuração e compostos

As valências do nitrogênio variam de -3, como em amônia e aminas, a +5 como em ácido nítrico (Tyagi, 2009). Este elemento não expande valências como outros.

O átomo de nitrogênio é um elemento químico com número atômico 7 e o primeiro elemento do grupo 15 (anteriormente VA) da tabela periódica.O grupo é composto por nitrogênio (N), fósforo (P), arsênico (As), antimônio (Sb), bismuto (Bi) e moscovium (Mc).

Os elementos compartilham certas semelhanças gerais no comportamento químico, embora sejam claramente diferenciadas entre si quimicamente. Essas semelhanças refletem características comuns das estruturas eletrônicas de seus átomos (Sanderson, 2016).

O nitrogênio está presente em quase todas as proteínas e desempenha um papel importante em aplicações bioquímicas e industriais. O nitrogênio forma ligações fortes devido à sua capacidade de formar uma ligação tripla com outro átomo de nitrogênio e outros elementos.

Portanto, há uma grande quantidade de energia nos compostos de nitrogênio. Antes de 100 anos atrás, pouco se sabia sobre o nitrogênio. Agora, o nitrogênio é comumente usado para preservar alimentos e como fertilizante (Wandell, 2016).

Configuração eletrônica e valências

Em um átomo, os elétrons preenchem os diferentes níveis de acordo com suas energias. Os primeiros elétrons preenchem os baixos níveis de energia e depois passam para um nível mais alto de energia.

O nível de energia mais externo em um átomo é conhecido como camada de valência e os elétrons colocados nessa camada são conhecidos como elétrons de valência.

Esses elétrons são encontrados principalmente na formação de ligações e na reação química com outros átomos. Portanto, elétrons de valência são responsáveis ​​por diferentes propriedades químicas e físicas de um elemento (Valence Electrons, SF).

O nitrogênio, como mencionado anteriormente, tem um número atômico de Z = 7. Isso implica que o preenchimento de elétrons em seus níveis de energia ou configuração eletrônica é 1S ² 2S ² 2P ³ .

Deve-se lembrar que, na natureza, os átomos sempre procuram ter a configuração eletrônica de gases nobres, ganhando, perdendo ou compartilhando elétrons.

No caso do nitrogênio, o gás nobre para o qual busca uma configuração eletrônica é o néon, cujo número atômico é Z = 10 (1S ² 2S ² 2P ⁶ ) e o hélio, cujo número atômico é Z = 2 (1S ² ) ( Reusch, 2013).

As diferentes maneiras que o nitrogênio tem que combinar lhe dará sua valência (ou estado de oxidação). No caso específico do nitrogênio, estando no segundo período da tabela periódica, é incapaz de expandir sua camada de valência, assim como os demais elementos do seu grupo.

Espero que tenha valências de -3, +3 e +5. No entanto, o nitrogênio possui estados de valência que variam de -3, como em amônia e aminas, a +5, como em ácido nítrico. (Tyagi, 2009).

A teoria das ligações de Valência ajuda a explicar a formação de compostos, de acordo com a configuração eletrônica do nitrogênio para um dado estado de oxidação. Para isso, devemos levar em consideração o número de elétrons na camada de valência e quanto falta para adquirir a configuração de gás nobre.

Compostos de nitrogênio

Dado seu grande número de estados de oxidação, o nitrogênio pode formar um grande número de compostos. Em primeiro lugar, deve-se lembrar que, no caso do nitrogênio molecular, por definição, sua valência é 0.

O estado de oxidação de -3 é um dos mais comuns para o elemento. Exemplos de compostos que possuem esse estado de oxidação são amoníaco (NH3), aminas (R3N), ião amónio (NH ₄ ⁺ ), iminas (C = NR) e nitrilos (C = N).

No estado de oxidação -2, o nitrogênio fica com 7 elétrons em sua camada de valência. Esse número ímpar de elétrons na camada de valência explica por que os compostos com esse estado de oxidação têm uma ponte entre dois nitrogênio. Exemplos de compostos que possuem esse estado de oxidação são hidrazinas (R ₂ -NNR ₂ ) e hidrazonas (C = NNR ₂ ).

No estado de oxidação -1, o nitrogênio fica com 6 elétrons na camada de valência. Exemplo de compostos de azoto com esta valência são hidroxil amina (R ₂ NOH) e compostos azo (RN = NR).

Nos estados de oxidação positiva, o nitrogênio é geralmente ligado a átomos de oxigênio, formando óxidos, oxisais ou oxácidos. No caso do estado de oxidação +1, o nitrogênio possui 4 elétrons em sua camada de valência.

Exemplos de compostos com essa valência são óxido de dinitrogênio ou gás hilariante (N ₂ O) e compostos nitrosos (R = NO) (Reusch, Oxidation States of Nitrogen, 2015).

No caso do estado de oxidação de +2, o óxido de nitrogênio ou o óxido nítrico (NO) é um exemplo, um gás incolor produzido pela reação de metais com ácido nítrico diluído. Este composto é um radical livre altamente instável, uma vez que reage com O ₂ no ar para formar o NO ₂ .

Nitrito (NO ₂ ^– ) em solução básica e ácido nitroso (HNO ₂ ) em solução ácida são exemplos de compostos com estado de oxidação +3. Estes podem ser agentes oxidantes para produzir normalmente NO (g) ou agentes redutores para formar o íon nitrato.

O trióxido de dinitrogênio (N ₂ O ₃ ) e o grupo nitro (R-NO ₂ ) são outros exemplos de compostos de nitrogênio com valência +3.

O dióxido nítrico (NO ₂ ) ou dióxido de nitrogênio é um composto de nitrogênio com valência +4. É um gás marrom geralmente produzido pela reação do ácido nítrico concentrado com muitos metais. Dimeriza para formar N ₂ O ₄ .

No estado +5, encontramos nitratos e ácido nítrico, que são agentes oxidantes em soluções ácidas. Nesse caso, o nitrogênio possui 2 elétrons na camada de valência, que estão no orbital 2S. (Estados de oxidação do nitrogênio, SF).

Existem também compostos como nitrosilazida e trióxido de dinitrogênio, nos quais o nitrogênio tem vários estados de oxidação na molécula. No caso da nitrosilazida (N ₄ O), o nitrogênio tem uma valência de -1, 0, + 1 e +2; e no caso do trióxido de dinitrogênio, possui valência +2 e +4.

Nomenclatura de compostos nitrogenados

Dada a complexidade da química dos compostos nitrogenados, a nomenclatura tradicional não foi suficiente para nomeá-los e muito menos identificá-los adequadamente. É por isso que, entre outras razões, a união internacional de química pura e aplicada (IUPAC) criou uma nomenclatura sistemática em que os compostos são nomeados de acordo com o número de átomos que contêm.

Isso é benéfico ao nomear óxidos de nitrogênio. Por exemplo, o óxido nítrico seria denominado monóxido de nitrogênio e monóxido de dinitrogênio óxido nitroso (NO) (N ₂ O).

Além disso, em 1919, o químico alemão Alfred Stock desenvolveu um método para nomear compostos químicos com base no estado de oxidação, escrito em algarismos romanos entre parênteses. Assim, por exemplo, óxido nítrico e óxido nitroso seriam chamados óxido de nitrogênio (II) e óxido de nitrogênio (I), respectivamente (IUPAC, 2005).

Referências

1. (2005). NOMENCLATURA DE QUÍMICA INORGÂNICA Recomendações da IUPAC de 2005. Recuperado em iupac.org.
2. Estados de oxidação do nitrogênio. (SF). Recuperado de kpu.ca.
3. Reusch, W. (2013, 5 de maio). Configurações eletrônicas na tabela periódica . Recuperado de chemistry.msu.edu.
4. Reusch, W. (2015, 8 de agosto). Estados de oxidação do nitrogênio . Recuperado de chem.libretexts.org.
5. Sanderson, RT (2016, 12 de dezembro). Elemento do grupo de nitrogênio . Recuperado de britannica.com.
6. Tyagi, VP (2009). Química Essencial Xii. Nova Deli: Ratna Sagar.
7. Valência elétrons . (SF). Recuperado de chemistry.tutorvista.com.
8. Wandell, A. (2016, 13 de dezembro). Química do nitrogênio . Recuperado de chem.libretexts.org.