Estrutura e características de Na3N Lewis (13 fatos completos)

Na₃N ou nitreto de sódio é o nitreto ternário do composto de metal alcalino com um peso molecular de 82.97 g/mol. Agora vamos discutir Na₃N em detalhes.

Na₃N pode ser pensado como uma molécula de amônia onde todos os três átomos de H são substituídos pelos três átomos de sódio. O arranjo da molécula é como a amônia, que é uma porção tetraédrica. Os pares isolados de N também estão envolvidos na geometria, bem como na hibridização. Aparece na cor azul escuro.

Pode ser sintetizado pela decomposição térmica do NaNH₂ ou reação normal entre átomos de Na e N. Neste artigo, vamos explicar a propriedade molecular do NaN₃ juntamente com sua hibridização, solubilidade, polaridade e ângulo de ligação com uma explicação adequada na seção seguinte do artigo.

1. Como desenhar Na₃estrutura de n lewis

A estrutura de Lewis pode nos dar uma ideia adequada sobre a ligação, elétrons de valência, forma e ângulo de ligação. Agora tentamos desenhar a estrutura de Lewis do Na₃N em poucos passos.

Contando o número total de elétrons de valência

Os elétrons estão envolvidos no orbital de valência e na formação de ligações para o Na₃N, por outro lado, podemos dizer que cada Na e N contribuíram com um total de 8 elétrons de valência para a molécula que é responsável pela propriedade química da molécula.

Escolhendo o átomo central

Depois de contar o total de elétrons de valência, precisamos escolher o átomo central para a molécula. Escolher um átomo central é uma parte muito importante porque todos os átomos ao redor estão conectados a ele. Com base no tamanho e eletronegatividade, escolhemos N como o átomo central para o Na₃molécula N.

Satisfazendo o octeto

Cada átomo em uma molécula após a formação da ligação deve ser satisfeito pela conclusão de seu octeto para cumprir seu orbital de valência e ganhar estabilidade de gás nobre. Para completar o octeto, cada átomo deve compartilhar ou receber um número adequado de elétrons no orbital de valência. O total de elétrons necessários por octeto são 14.

Satisfazendo a valência

Cada átomo deve formar um número igual de ligações à sua valência. Os elétrons de valência são 8 e os elétrons do octeto serão 14, então os restantes 14-8 = 6 elétrons devem ser acompanhados por 6/2 = 3 ligações. N tem valência estável 3 e forma 3 ligações com três átomos de Na e cada Na forma uma ligação simples com N.

Atribuir os pares solitários

Haverá um mínimo de três ligações presentes na molécula de Na3N e depois disso, se os elétrons forem deixados, eles serão usados ​​na formação de ligações (se necessário) ou existirão como pares isolados sobre átomos específicos. Apenas N contém pares isolados porque possui cinco elétrons de valência e forma três ligações compartilhando três elétrons.

2. Na₃N elétrons de valência

Os elétrons de valência são aqueles presentes no orbital mais externo e responsáveis ​​pela propriedade química de um átomo. Vamos contar os elétrons de valência presentes para NaN₃.

O número total de elétrons de valência é contado como 8, onde os elétrons contribuem dos 3 átomos de Na e 1 átomo de N também. Assim, os elétrons de valência totais são a soma dos elétrons de valência para os átomos individuais. Temos que contar os elétrons de valência de átomos individuais e depois somar.

• A configuração eletrônica do Na é [Ne]3s¹
• Assim, o elétron de valência para cada átomo de Na é 1
• A configuração eletrônica de N é [He]2s²2p³
• Então, a configuração eletrônica para o átomo de N é 5
• Então, o total de elétrons de valência para o NaN₃ são (1*3) + 5 =8

3. Na₃N lewis estrutura pares solitários

O número de pares isolados são os elétrons restantes dos elétrons de valência para ligar os elétrons participantes. Vamos calcular os pares solitários de Na₃N.

O total de pares isolados presentes sobre o Na₃N é 1 par, o que significa apenas 2 pares de elétrons livres e esses elétrons são do orbital de valência de N. porque N tem 5 elétrons incluindo seus dois orbitais de valência e apenas três elétrons são usados ​​na formação da ligação, então os elétrons restantes existem como par solitário .

• A fórmula a ser calculada para os pares isolados é, pares isolados = elétrons presentes no orbital de valência – elétrons envolvidos na formação da ligação
• Os pares isolados presentes em cada átomo de Na são, 1-1 = 0
• Os pares isolados presentes sobre o átomo de N são, 5-3 = 2
• Então, N contém apenas 1 par de elétrons e esse é o total de pares isolados sobre o NaN₃ molécula.

4. NaN₃ regra do octeto da estrutura de lewis

Após a formação da ligação, a regra do octeto é aplicada à molécula completando o orbital de valência com um número adequado de elétrons. Vamos verificar o octeto de NaN₃.

Para completar os octetos, Na e N precisam de um e três elétrons, respectivamente, porque têm um e cinco elétrons de valência em seu orbital de valência. Assim, os elétrons totais necessários para o octeto são, 6 + 8 = 14, mas os elétrons de valência estão disponíveis em 8, então os elétrons restantes são preenchidos pelo octeto.

Haverá 14-8 = 6 elétrons compartilhados pelos 6/2 = 3 ligações necessárias para o NaN₃ molécula e cada Na faz uma ligação simples com N desta forma N faz três ligações simples para completar o octeto de N e Na. Assim, compartilhando elétrons, cada átomo no NaN₃ completou seu orbital de valência e octeto.

5. NaN₃ forma estrutura de lewis

A forma molecular do NaN₃ é determinado pela teoria VSEPR e pela presença dos átomos centrais e outros. Vamos prever a forma do NaN₃.

A forma molecular do NaN₃ em torno do átomo central de N é piramidal trigonal que pode ser determinada a partir da tabela a seguir.

A forma da molécula tetra coordenada é tetraédrica onde a repulsão é muito mínima, mas se uma ligação for substituída por pares isolados, a forma será alterada para piramidal trigonal como AX₃Molécula do tipo E de acordo com a teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), NaN₃ adotou a forma piramidal trigonal.

6. Na₃N ângulo da estrutura de Lewis

O ângulo de ligação do Na₃N depende da orientação dos átomos de N e três átomos de Na em uma forma piramidal trigonal. Vamos calcular o ângulo de ligação do Na₃N.

O ângulo de ligação Na-N-Na é em torno de 107⁰, devido aos três pares de ligação e a repulsão de um par solitário, a molécula diminui seu ângulo de ligação do valor ideal de 109.5⁰. a forma da molécula se desviou da forma ideal de tetraédrica para piramidal trigonal, de modo que o ângulo de ligação também é alterado.

• Agora tentamos mesclar o ângulo de ligação teórico com o valor do ângulo de ligação calculado a partir de sua hibridização do átomo central.
• A fórmula do ângulo de ligação de acordo com a regra de Bent é COSθ = s/(s-1).
• O átomo central N é sp³ hibridizado, então o caractere s aqui é 1/4^th
• Então, o ângulo de ligação é, COSθ = {(1/4)} / {(1/4)-1} =-( 1/3)
• Θ =COS^-1(-1/2) = 109.5⁰
• Mas a forma da molécula muda, de modo que o ângulo de ligação também diminui.
• Assim, o valor do ângulo de ligação é o valor calculado e o valor teórico é igual.

7. Na₃N lewis estrutura carga formal

A carga formal é um conceito hipotético, assumindo eletronegatividade igual para todos os átomos para prever a carga. Agora calculamos a carga formal de Na₃N.

A carga formal mostrada pelo Na₃A molécula N é 0 porque a molécula Na₃N é de natureza neutra. A carga acumulada pelo cátion, bem como pelo ânion, é totalmente neutralizada nesta molécula. Os átomos eletropositivos de Na são neutralizados por átomos eletronegativos de nitrogênio pela carga de valência.

• A molécula é neutra no cálculo da carga formal pela fórmula, Carga formal = N_v - N_lp -1/2N_pb
• A carga formal presente sobre o Naatom é 1-0-(2/2) = 0
• A carga formal presente sobre o íon iodeto é, 5-2-(6/2) = 0
• Então, a carga formal de Na e Nare 0 e 0 respectivamente, então o valor é o mesmo e zero, então eles se neutralizam e tornam a molécula neutra

8. Na₃N hibridização

O átomo central N sofre hibridização porque tem orbital diferente de energia diferente para fazer uma ligação covalente. Vejamos a hibridização do Na₃N.

N é sp³ hibridizado onde seus pares isolados estão presentes um dos orbitais hibridizados que pode ser confirmado a partir da tabela a seguir.

• Podemos calcular a hibridização pela fórmula de convenção, H = 0.5(V+M-C+A),
• Então, a hibridização do N central é, ½(5+3+0+0) = 4 (sp³)
• Um orbital s e três orbitais p de N estão envolvidos na hibridização.
• O par solitário sobre o N está envolvido na hibridização.

9. Na₃solubilidade de N

A solubilidade da molécula covalente depende da tendência da ligação H e da extensão da dissociação. Vejamos se Na₃N é solúvel em água ou não.

Na₃O N é solúvel em água porque a presença do átomo de N de tamanho eletronegativo menor pode formar ligações de H com os pares isolados da molécula de água. Além disso, o cátion Na⁺ pode atrair a molécula de água pelo seu potencial iônico e fica solúvel em água.

Além da água Na₃N pode ser solúvel em outros solventes a seguir

• CCl₄
• CHCl₃
• DMSO
• Benzeno
• Tolueno

10. É Na₃N sólido ou líquido?

A maioria das moléculas covalentes tem menor energia de interação entre os átomos constituintes. Agora vemos se Na₃N é sólido ou líquido na natureza.

Na₃N é uma molécula covalente sólida porque a força de atração de van der Waal na molécula é muito alta, então todos os átomos existem próximos uns dos outros. Na forma cristalina, existe como cúbico onde cada átomo de Na é cercado por quatro átomos de N, e cada átomo de N também é cercado por quatro átomos de Na.

À temperatura ambiente, aparece como cristal sólido marrom avermelhado ou azul escuro.

11. É Na₃N polar ou apolar?

A molécula covalente mostra caracteres polares e não polares com base na geometria que eles adotaram. Vejamos se Na₃N é polar ou apolar.

Na₃N é uma molécula polar devido à sua forma piramidal, que é assimétrica. Existem três fluxos de momento de dipolo do átomo de Na eletropositivo para os átomos de N eletronegativos. Mas não será observada direção oposta do momento de dipolo devido à forma molecular e mostrando um momento de dipolo resultante.

Além disso, o ângulo de ligação entre Na e N torna a molécula polar para sua orientação.

12. É Na₃N ácido ou básico?

A acidez ou basicidade depende da capacidade de doar próton ou hidróxido na solução aquosa. Vejamos se Na₃N é ácido ou básico.

Na₃O N não é de natureza ácida nem básica porque é formado pela reação de neutralização entre um composto ácido (ácido clorídrico) e um composto básico (hidróxido de sódio). Portanto, não tem nenhum caráter particular. Mesmo que não tenha nenhum próton ácido ou íon hidróxido.

Mas o par solitário sobre o N pode ser doado devido à presença do orbital hibridizado, podendo ser deslocalizado e, por isso, atua como uma base de lewis.

13. É Na₃eletrólito N?

A natureza eletrolítica das moléculas covalentes é menor do que as moléculas iônicas porque elas são atraídas por uma força fraca. Vejamos se Na₃N é um eletrólito ou não.

Na₃N é um eletrólito forte porque pode se dissociar em duas partículas altamente carregadas Na⁺ e N^3-. Devido à formação desses dois tipos de íons na solução aquosa, a solução também fica carregada e transporta eletricidade com muita facilidade.

14. É Na₃N iônico ou covalente?

A natureza da ligação do átomo central depende da hibridização ou da força de interação forte. Vamos discutir se Na₃N é iônico ou covalente.

Na₃N é de natureza ligeiramente iônica, juntamente com um caráter covalente, porque nenhuma molécula é 100% pura iônica ou covalente, dependendo da teoria da polarizabilidade da regra de Fajan. O N central está passando por hibridização como uma molécula covalente, mas o Na⁺ tem maior potencial iônico, pode ser uma parte aniônica polarizada.

Conclusão

Na₃N é uma base de Lewis inorgânica onde o par solitário sobre o N pode ser doado para o centro pobre em elétrons e participar das várias reações. Não tem ponto de fusão mesmo em temperaturas mais altas se decompõe na forma elementar de cor preta.

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Biswarup Chandra Dey

Olá……Eu sou Biswarup Chandra Dey, concluí meu mestrado em Química pela Universidade Central de Punjab. Minha área de especialização é Química Inorgânica. Química não é só ler linha por linha e memorizar, é um conceito para entender de forma fácil e aqui estou compartilhando com vocês o conceito de química que aprendo porque vale a pena compartilhar conhecimento.