Este N2 polar sau nepolar?

Ați făcut vreodată un experiment în care scufundați o floare într-o substanță rece și o spargeți pe o masă ca pe sticlă? Acesta a fost azotul lichid. Chiar și alimentele pe care le mâncați și care pot rezista mult timp au fost, fără îndoială, conservate cu azot gazos. Cu toate acestea, atunci când ne uităm la structura chimică a N2, o întrebare frecventă pe care o poate avea un chimist începător este dacă N2 este polar sau nepolar. Să explorăm câteva subiecte despre structura și reactivitatea N2 pentru a afla răspunsul!

Deci, N2 este polar sau nepolar? N2 este o moleculă nepolară din cauza structurii sale geometrice liniare și este o moleculă diatomică. Ca urmare, ambii atomi au electronegativitate egală și împart o proporție egală de sarcină, iar molecula în ansamblu are ca rezultat un moment de dipol net zero, ceea ce o face o moleculă nepolară.

Nitrogenul, sau N2, este o substanță chimică foarte abundentă și necesară pentru viața biologică și procesele industriale. Azotul reprezintă 78% din volumul aerului pe care îl respirăm în fiecare zi și se găsește sub formă de compus în toate ființele vii.

Azotul este, de asemenea, abundent în chimia industrială, inclusiv în îngrășăminte, coloranți, nailon și explozibili. Cel mai frecvent, orice produs de curățare pe care l-ați folosit cu amoniac, NH3, a fost fabricat cu azot molecular.

Polaritate bazată pe electronegativitate

Când atomii formează legături pentru a crea molecule, putem determina nivelul de polaritate pe care îl va prezenta molecula. Legăturile ionice transferă complet electronii de valență între atomi pentru a forma o sarcină pentru ambii atomi.

De exemplu, atunci când sodiul (Na) se leagă de clor (Cl), sodiul cedează un electron de valență clorului, formând Na+și Cl-, cea mai stabilă formă a acestor atomi.

Dar, discutăm despre legături covalente, care împart electroni între atomi. Aceste legături apar între nemetale, iar legăturile covalente pot fi fie polare, fie nepolare.

Când apar legături covalente, are loc un transfer de densitate electronică de la un atom la altul. Dacă electronegativitățile atomilor nu sunt egale, electronii nu vor fi împărțiți în mod egal, formând sarcini parțial ionice pe fiecare atom.

Un mare exemplu în acest sens este formarea acidului clorhidric sau HCl.

Electronegativitățile sunt de obicei furnizate pentru elementul pe care îl folosiți, așa că le voi furniza aici. Hidrogenul (H) are o electronegativitate de 2,1, în timp ce clorul (Cl) are o electronegativitate de 3,0; cu cât electronegativitatea este mai mare, cu atât un atom va fi mai negativ atunci când este stabil.

Hidrogenul are un electron de valență și dorește doi pentru a-și completa învelișul de valență; clorul are șapte electroni și dorește opt pentru a-și completa învelișul de valență. Astfel, ei își vor împărți unicul electron, formând o legătură covalentă.

Cu toate acestea, clorul va ocupa mai multă densitate de electroni, deoarece electronegativitatea sa este mai mare decât cea a hidrogenului.

Aceasta înseamnă că clorul va prezenta o sarcină parțial negativă din cauza densității sale electronice crescute. Invers, hidrogenul dezvoltă o sarcină pozitivă parțială din cauza lipsei sale de densitate electronică.

Aceasta creează un moment de dipol, care direcționează densitatea de electroni către molecula mai electronegativă.

În consecință, o moleculă de acid clorhidric va fi polară, deoarece există o diferență de electronegativități și un moment de dipol molecular.

Aici este articolul pentru a verifica polaritatea HCl.

De ce este N2 o moleculă nepolară?

Să aplicăm această logică la N2. Atomii de azot au o electronegativitate de aproximativ 3,04. Dar în azotul gazos, acesta este o moleculă homonucleară, ceea ce înseamnă că sunt doi dintre aceiași atomi legați între ei.

Nu ar exista nicio diferență de electronegativitate între cei doi atomi de azot, ceea ce înseamnă că aceștia ar împărți densitatea de electroni în mod egal.

Dacă densitatea de electroni este împărțită în mod egal între cei doi atomi, nu se poate forma niciun moment dipolar. Astfel, putem presupune că N2 este nepolar.

Structura Lewis a N2

O structură Lewis este o reprezentare foarte simplă a electronilor de valență, sau cei mai exteriori, dintr-o moleculă. Ea nu explică geometria moleculei, dar este un pas înainte în abordarea geografiei.

Dar pentru a afla dacă N2 este polar sau nepolar, structura Lewis poate dezvălui cea mai bună alcătuire electronică a moleculei.

Nitrogenul este membru al grupei 5A din tabelul periodic, ceea ce înseamnă că învelișul său cel mai exterior are cinci electroni. Structura Lewis a unui singur atom de azot este prezentată mai jos.

Nitrogenul, la fel ca majoritatea elementelor din tabelul periodic, urmează regula octetului, ceea ce înseamnă că dorește opt electroni în învelișul său exterior.

Așa că, va căuta alți atomi care doresc, de asemenea, să completeze regula octetului, astfel încât să poată împărți electronii de valență. De exemplu, amoniacul este un compus format dintr-o moleculă de azot și trei molecule de hidrogen.

Obiectivul este de a crea perechi de electroni: în partea de sus a structurii lewis pentru un atom de azot, există deja o pereche de electroni sau o pereche solitară, astfel încât aceștia nu sunt disponibili pentru legături.

Ceilalți trei electroni unici sunt disponibili pentru a realiza legături covalente sau legături care împart electronii între doi atomi, cu alți atomi care au electroni unici.

Hidrogenul are un electron și are nevoie doar de doi electroni pentru a-și completa învelișul exterior; astfel, azotul are loc pentru trei atomi de hidrogen.

Cum se arată mai jos, azotul are acum opt electroni în jurul său, sub forma unei perechi solitare și a trei legături simple.

Acum regula octetului azotului este completă, iar hidrogenul are cei doi electroni necesari pentru un înveliș de valență complet.

Acum ne rămâne structura Lewis a amoniacului, care se potrivește cu formula sa moleculară, NH3. Consultați articolul pentru polaritatea NH3.

Acum să luăm formula moleculară a azotului, N2. Azotul este o moleculă diatomică, ceea ce înseamnă că la temperatura și presiunea standard (1 atm la 25°C), atomii de azot se leagă în mod natural cu un alt atom de azot pentru a îndeplini regula octetului ambilor atomi.

Agenul există în această familie cu alte molecule diatomice, cum ar fi oxigenul, hidrogenul și cei patru halogeni (fluor, clor, iod și brom). Așadar, care este structura Lewis a N2?

Ei bine, amintindu-ne că azotul are cinci electroni de valență, cu doi dintre acești electroni formând o pereche solitară, trebuie să completeze regula octetului prin legarea celorlalți trei electroni liberi.

Cum se arată în figura de mai sus, un electron de la o moleculă de azot va forma o legătură simplă cu un alt electron de la celălalt azot.

Pentru ca ambii atomi de azot să îndeplinească regula octetului, toți cei trei electroni liberi vor forma legături, creând o legătură triplă. Astfel, o moleculă de azot există în natură cu o legătură triplă, ceea ce o face să aibă o energie scăzută și să fie stabilă în natură.

Geometria moleculară a N2

Acum că am acoperit structura Lewis, putem explora geometria moleculară pentru N2.

De obicei, puteți prezice structura moleculei din structura Lewis, dar structura Lewis ne poate îndruma către teoria repulsiei perechilor de electroni din învelișul de valență, sau teoria VSEPR.

Teoria VSEPR funcționează pe baza presupunerii că geometria unei molecule va minimiza repulsia dintre electronii dintr-un înveliș de valență al acelui atom.

Amintiți-vă că electronii sunt negativi și, la fel ca magneții, se vor respinge între ei dacă se apropie prea mult unul de celălalt, creând o tensiune asupra moleculei. Deci, vrem să minimizăm această tensiune.

Știm că azotul gazos există ca moleculă diatomică, iar structura Lewis arată doar doi atomi care participă la structura sa.

Conform teoriei VSEPR, singura structură pe care ar putea-o lua N2 este cea liniară, sau doar o linie dreaptă. Aceasta înseamnă că cei doi atomi sunt despărțiți la un unghi de 180°.., așa cum se vede mai jos.

În mod normal, moleculele liniare vor fi nepolare, dar acest lucru nu este întotdeauna cazul (vezi: acidul clorhidric, acidul fluorhidric, monoxidul de carbon), așa că nu putem presupune că N2 este nepolar doar pe baza acestui aspect.

Pentru aceasta, va trebui să ne adâncim puțin mai mult în densitatea electronică și electronegativitatea, așa cum am discutat deja mai sus.

Pentru mai multă înțelegere, ar trebui să parcurgeți, de asemenea, articolul despre N2 Structura Lewis și geometria moleculară și hibridizarea.

Concluzie

Nitrogenul ca și compus este extrem de abundent în viața noastră de zi cu zi. Fiind o moleculă diatomică, homonucleară, îi putem determina polaritatea din structura, geometria și densitatea electronică.

Am constatat că azotul gazos formează o legătură triplă puternică, are o geometrie liniară cu 180° între atomii de azot și își împarte densitatea electronică în mod egal între atomii de azot. Prin urmare, putem determina că azotul gazos este nepolar.

.