Nitrogen Valencias Configuration électronique et composites

Le valences d'azote ils varient de -3, comme dans l'ammoniac et les amines, à +5 dans l'acide nitrique (Tyagi, 2009). Cet élément n'élargit pas les valences comme les autres.

L'atome d'azote est un élément chimique portant le numéro atomique 7 et le premier élément du groupe 15 (anciennement VA) du tableau périodique. Le groupe comprend l'azote (N), le phosphore (P), l'arsenic (As), l'antimoine (Sb), le bismuth (Bi) et le moscovium (Mc).

Les éléments partagent certaines similitudes générales dans le comportement chimique, bien qu'ils soient clairement différenciés chimiquement les uns des autres. Ces similitudes reflètent les caractéristiques communes des structures électroniques de leurs atomes (Sanderson, 2016).

L'azote est présent dans presque toutes les protéines et joue un rôle important dans les applications biochimiques et industrielles. L'azote forme des liaisons fortes en raison de sa capacité à former une triple liaison avec un autre atome d'azote et d'autres éléments.

Il y a donc une grande quantité d'énergie dans les composés azotés. Il y a 100 ans, on en savait peu sur l'azote. Maintenant, l'azote est couramment utilisé pour conserver les aliments et comme engrais (Wandell, 2016).

Configuration électronique et valences

Dans un atome, les électrons remplissent les différents niveaux en fonction de leurs énergies. Les premiers électrons remplissent les faibles niveaux d'énergie et passent ensuite à un niveau d'énergie plus élevé.

Le niveau d'énergie le plus externe dans un atome est connu sous le nom de coquille de valence et les électrons placés dans cette coquille sont connus sous le nom d'électrons de valence.

Ces électrons se trouvent principalement dans la formation de liaisons et dans la réaction chimique avec d'autres atomes. Par conséquent, les électrons de valence sont responsables des différentes propriétés chimiques et physiques d'un élément (électrons de Valence, S.F.).

Comme mentionné précédemment, l'azote a un numéro atomique de Z = 7. Cela implique que vos électrons remplissant vos niveaux d'énergie, ou configuration électronique, sont 1S² 2S² 2P³.

Il faut se rappeler que dans la nature, les atomes cherchent toujours à avoir la configuration électronique des gaz nobles, soit en gagnant, en perdant ou en partageant des électrons.

Dans le cas de l'azote, le gaz noble qu'il cherche à avoir une configuration électronique est le néon, dont le numéro atomique est Z = 10 (1S² 2S² 2P⁶) et l'hélium, dont le numéro atomique est Z = 2 (1S²) (Reusch, 2013).

Les différentes façons dont l'azote doit se combiner lui donneront sa valence (ou son état d'oxydation). Dans le cas spécifique de l'azote, étant dans la deuxième période du tableau périodique, il est impossible d'élargir sa couche de valence comme le font les autres éléments de son groupe.

On s'attend à ce qu'il ait des valences de -3, +3 et +5. Toutefois, l'azote a des états de valence allant de -3, comme dans l'ammoniac et les amines, à +5, comme dans l'acide nitrique. (Tyagi, 2009).

La théorie de la liaison de valence aide à expliquer la formation de composés, selon la configuration électronique de l'azote pour un état d'oxydation donné. Pour cela, il faut tenir compte du nombre d'électrons dans la couche de valence et de la quantité nécessaire pour acquérir une configuration de gaz rare.

Composés azotés

Compte tenu de son grand nombre d'états d'oxydation, l'azote peut former un grand nombre de composés. Dans le premier cas, il convient de rappeler que dans le cas de l'azote moléculaire, par définition, sa valence est égale à 0.

L'état d'oxydation de -3 est l'un des plus courants pour l'élément. Des exemples de composés présentant cet état d'oxydation sont l'ammoniac (NH3), les amines (R3N), l'ion ammonium (NH)₄⁺), les imines (C = N-R) et les nitriles (C≡N).

L'état d'oxydation -2, l'azote est laissé avec 7 électrons dans sa coquille de valence. Ce nombre impair d'électrons dans la couche de valence explique pourquoi les composés ayant cet état d'oxydation ont un lien de pontage entre deux azotes. Des exemples de composés présentant cet état d’oxydation sont les hydrazines (R₂-N-N-R₂) et les hydrazones (C = N-N-R)₂).

A l'état d'oxydation -1, l'azote est laissé avec 6 électrons dans la coquille de valence. Des exemples de composés azotés avec cette valence sont l'hydroxylamine (R₂NOH) et les composés azoïques (RN = NR).

Dans les états d'oxydation positifs, l'azote est généralement lié à des atomes d'oxygène formant des oxydes, des oxisols ou des oxacides. Dans le cas de l'état d'oxydation +1, l'azote a 4 électrons dans sa couche de valence.

Des exemples de composés avec cette valence sont l'oxyde de diazote ou le gaz hilarant (N₂O) et les composés nitreux (R = NO) (Reusch, Oxidation States of Nitrogen, 2015).

Dans le cas de l'état d'oxydation de +2, un exemple est l'oxyde d'azote ou l'oxyde nitrique (NO), un gaz incolore produit par la réaction de métaux avec de l'acide nitrique dilué. Ce composé est un radical libre très instable car il réagit avec O₂ dans l'air pour former le gaz NO₂.

Nitrite (NO₂^-) en solution basique et acide nitreux (HNO₂) en solution acide sont des exemples de composés à l'état d'oxydation +3. Ceux-ci peuvent être des agents oxydants pour normalement produire NO (g) ou des agents réducteurs pour former l'ion nitrate.

Trioxyde d'azote (N₂O₃) et le groupe nitro (R-NO₂) sont d'autres exemples de composés azotés avec valence +3.

Dioxyde nitrique (NO₂) ou le dioxyde d’azote est un composé azoté ayant une valence de +4. C'est un gaz brun généralement produit par la réaction de l'acide nitrique concentré avec de nombreux métaux. Dimerizes pour former N₂O₄.

Dans l'état +5, on trouve des nitrates et de l'acide nitrique qui sont des agents oxydants dans les solutions acides. Dans ce cas, l'azote a 2 électrons dans la coquille de valence, qui sont dans l'orbitale 2S. (États d'oxydation de l'azote, S.F.).

Il y a aussi des composés tels que le nitrosilazide et le trioxyde de diazote, où l'azote a plusieurs états d'oxydation dans la molécule. Dans le cas du nitrosilazide (N₄O) l'azote a la valence -1, 0, + 1 et +2; et dans le cas du trioxyde de diazote, il a la valence +2 et +4.

Nomenclature des composés azotés

Compte tenu de la complexité de la chimie des composés azotés, la nomenclature traditionnelle ne suffit pas à les nommer, et encore moins à les identifier correctement. C'est pourquoi, entre autres, l'union internationale de la chimie pure et appliquée (IUPAC pour son sigle en anglais) a créé une nomenclature systématique dans laquelle les composés sont nommés en fonction de la quantité d'atomes qu'ils contiennent.

Ceci est bénéfique pour nommer les oxydes d'azote. Par exemple, l'oxyde nitrique serait appelé monoxyde d'azote et monoxyde d'azote (NO) monoxyde de diazote (N).₂O).

De plus, en 1919, le chimiste allemand Alfred Stock a mis au point une méthode pour nommer les composés chimiques en fonction de l’état d’oxydation, qui est écrit en chiffres romains entre parenthèses. Ainsi, par exemple, l'oxyde nitrique et l'oxyde nitreux seraient appelés oxyde d'azote (II) et oxyde d'azote (I) respectivement (IUPAC, 2005).

Références

1. (2005). NOMENCLATURE DE LA CHIMIE INORGANIQUE Recommandations UICPA 2005. Récupéré de iupac.org.
2. États d'oxydation de l'azote. (S.F.). Récupéré de kpu.ca.
3. Reusch, W. (5 mai 2013). Configurations d'électrons dans le tableau périodique. Récupéré de chemistry.msu.edu.
4. Reusch, W. (2015, 8 août). États d'oxydation de l'azote. Extrait de chem.libretexts.org.
5. Sanderson, R. T. (2016, 12 décembre). Élément du groupe azote. Récupéré de britannica.com.
6. Tyagi, V. P. (2009). Chimie Essentielle Xii. Nouveau Deli: Ratna Sagar.
7. Electrons de Valence. (S.F.). Récupéré de chemistry.tutorvista.com.
8. Wandell, A. (2016, 13 décembre). Chimie de l'azote. Extrait de chem.libretexts.org.