Na3N Lewis Struktur und Eigenschaften (13 vollständige Fakten)

Na3N oder Natriumnitrid ist das ternäre Nitrid einer Alkalimetallverbindung mit einem Molekulargewicht von 82.97 g/mol. Jetzt werden wir Na besprechen3N im Detail.

Na3N kann man sich als Ammoniakmolekül vorstellen, bei dem alle drei H-Atome durch die drei Natriumatome ersetzt sind. Die Anordnung des Moleküls ist wie Ammoniak, das eine tetraedrische Einheit ist. Die einsamen Paare von N sind auch an der Geometrie sowie an der Hybridisierung beteiligt. Es erscheint in der Farbe dunkelblau.

Es kann durch die thermische Zersetzung von NaNH synthetisiert werden2 oder normale Reaktion zwischen Na- und N-Atomen. Lassen Sie uns in diesem Artikel die molekularen Eigenschaften von NaN erklären3 zusammen mit seiner Hybridisierung, Löslichkeit, Polarität und Bindungswinkel mit einer angemessenen Erklärung im folgenden Abschnitt des Artikels.

1. Wie man Na zeichnet3N-Lewis-Struktur

Die Lewis-Struktur kann uns eine genaue Vorstellung von Bindung, Valenzelektronen, Form und Bindungswinkel geben. Jetzt versuchen wir, die Lewis-Struktur von Na zu zeichnen3N in wenigen Schritten.

Zählen der Gesamtzahl der Valenzelektronen

Elektronen sind an der Valenzorbital- und Bindungsbildung für das Na beteiligt3N hingegen können wir sagen, dass jedes Na und N insgesamt 8 Valenzelektronen für das Molekül beigetragen hat, was für die chemische Eigenschaft des Moleküls verantwortlich ist.

Wahl des Zentralatoms

Nachdem wir die gesamten Valenzelektronen gezählt haben, müssen wir das Zentralatom für das Molekül auswählen. Die Wahl eines zentralen Atoms ist ein sehr wichtiger Teil, da alle umgebenden Atome damit verbunden sind. Aufgrund von Größe und Elektronegativität wählen wir N als Zentralatom für das Na3N-Molekül.

Befriedigung des Oktetts

Jedes Atom in einem Molekül sollte nach der Bindungsbildung durch seine Oktettvervollständigung zufrieden sein, um sein Valenzorbital zu erfüllen und Edelgasstabilität zu erlangen. Um das Oktett zu vervollständigen, sollte jedes Atom eine geeignete Anzahl von Elektronen im Valenzorbital teilen oder aufnehmen. Die insgesamt erforderlichen Elektronen pro Oktett sind 14.

Befriedigung der Wertigkeit

Jedes Atom sollte eine gleiche Anzahl von Bindungen zu seiner Valenz bilden. Die Valenzelektronen sind 8 und die Oktettelektronen sind 14, also sollten die verbleibenden 14-8 = 6 Elektronen von 6/2 = 3 Bindungen begleitet werden. N hat die stabile Wertigkeit 3 ​​und bildet 3 Bindungen mit drei Na-Atomen und jedes Na bildet eine Einfachbindung mit N.

Weisen Sie die einsamen Paare zu

Im Na3N-Molekül sind mindestens drei Bindungen vorhanden, und wenn danach Elektronen übrig bleiben, werden sie zur Bindungsbildung verwendet (falls erforderlich) oder existieren als einsame Paare über bestimmten Atomen. Nur N enthält ein einsames Paar, weil es fünf Valenzelektronen hat und drei Bindungen bildet, die drei Elektronen teilen.

2. Na3N Valenzelektronen

Valenzelektronen sind diejenigen, die im äußersten Orbital vorhanden sind und für die chemischen Eigenschaften eines Atoms verantwortlich sind. Lassen Sie uns Valenzelektronen zählen, die für NaN vorhanden sind3.

Die Gesamtzahl der Valenzelektronen wird mit 8 gezählt, wobei Elektronen von den 3 Na-Atomen und 1 N-Atom ebenfalls beitragen. Die gesamten Valenzelektronen sind also die Summe der Valenzelektronen für die einzelnen Atome. Wir müssen die Valenzelektronen einzelner Atome zählen und dann addieren.

  • Die elektronische Konfiguration von Na ist [Ne]3s1
  • Das Valenzelektron für jedes Na-Atom ist also 1
  • Die elektronische Konfiguration von N ist [He]2s22p3
  • Die elektronische Konfiguration für das N-Atom ist also 5
  • Also die gesamten Valenzelektronen für das NaN3 sind (1*3) + 5 =8

3. Na3N Einzelpaare mit Lewis-Struktur

Die Anzahl der freien Elektronenpaare sind die verbleibenden Elektronen von den Valenzelektronen, um beteiligte Elektronen zu binden. Berechnen wir die freien Elektronenpaare von Na3N.

Die gesamten freien Elektronenpaare, die über dem Na vorhanden sind3N ist 1 Paar, was bedeutet, dass nur 2 Einzelpaarelektronen und diese Elektronen aus dem Valenzorbital von N stammen. Da N 5 Elektronen einschließlich seiner beiden Valenzorbitale hat und nur drei Elektronen bei der Bindungsbildung verwendet werden, existieren die verbleibenden Elektronen als Einzelpaar .

  • Die zu berechnende Formel für die freien Elektronenpaare lautet: freie Elektronenpaare = im Valenzorbital vorhandene Elektronen – an der Bindungsbildung beteiligte Elektronen
  • Die über jedem Na-Atom vorhandenen Einzelpaare sind 1-1 = 0
  • Die über dem N-Atom vorhandenen freien Elektronenpaare sind 5-3 = 2
  • N enthält also nur 1 Elektronenpaar und das sind die gesamten freien Elektronenpaare über dem NaN3 Molekül.

4. NaN3 Lewis-Struktur-Oktett-Regel

Nach der Bindungsbildung wird die Oktettregel auf das Molekül angewendet, indem das Valenzorbital mit einer geeigneten Anzahl von Elektronen vervollständigt wird. Lassen Sie uns das Oktett von NaN überprüfen3.

Für die Vervollständigung von Oktetts benötigen Na und N ein bzw. drei Elektronen, da sie ein bzw. fünf Valenzelektronen in ihrem Valenzorbital haben. Die für das Oktett erforderlichen Gesamtelektronen sind also 6 + 8 = 14, aber Valenzelektronen sind bei 8 verfügbar, sodass die verbleibenden Elektronen durch das Oktett gefüllt werden.

Es gibt 14-8 = 6 Elektronen, die von den 6/2 = 3 Bindungen geteilt werden, die für das NaN benötigt werden3 Molekül und jedes Na bildet eine Einfachbindung mit N auf diese Weise bildet N drei Einfachbindungen, um das Oktett von N und Na zu vervollständigen. Indem also Elektronen geteilt werden, wird jedes Atom im NaN3 vervollständigte sein Valenzorbital und sein Oktett.

5. NaN3 Lewis-Struktur Form

Die Molekülform von NaN3 wird durch die VSEPR-Theorie und das Vorhandensein der zentralen und anderer Atome bestimmt. Lassen Sie uns die Form des NaN vorhersagen3.

Die Molekülform des NaN3 um das zentrale N-Atom ist trigonal-pyramidal, was aus der folgenden Tabelle bestimmt werden kann.

Molekular-
Formel
Anzahl der
Bindungspaare
Anzahl der
einsame Paare
Form  Geometrie    
AX10Linear  Linear
AX2        20Linear  Linear  
AXE       11Linear  Linear  
AX330trigonal
planar
trigonal
Planar
AX2E     21Gebogentrigonal
Planar
AXE2     12Linear  trigonal
Planar
AX440TetraederTetraeder
AX3E     31trigonal
pyramidenförmig        
Tetraeder
AX2E2                2GebogenTetraeder
AXE3                     13Linear  Tetraeder
AX550trigonal
bipyramidal
trigonal
bipyramidal
AX4E     41Wippetrigonal
bipyramidal
AX3E2    32T-förmig         trigonal
bipyramidal
AX2E3    23linear   trigonal
bipyramidenförmig
AX660oktaedrischoktaedrisch
AX5E     51             quadratisch
pyramidenförmig   
oktaedrisch
AX4E2                    42quadratisch
pyramidenförmig 
oktaedrisch
VSEPR-Tabelle
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NaN3 Molekulare Form

Die Form des tetrakoordinierten Moleküls ist tetraedrisch, wo die Abstoßung sehr minimal ist, aber wenn eine Bindung durch einsame Paare ersetzt wird, dann wird die Form zu einer trigonalen Pyramide wie AX geändert3Molekül vom E-Typ gemäß der VSEPR-Theorie (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), NaN3 nahm dreieckige Pyramidenform an.

6. Na3N Lewis-Strukturwinkel

Der Bindungswinkel des Na3N hängt von der Orientierung der N- und drei Na-Atome in einer trigonalen Pyramidenform ab. Lassen Sie uns den Bindungswinkel des Na berechnen3N.

Der Bindungswinkel Na-N-Na beträgt etwa 1070, verringert das Molekül aufgrund der drei Bindungspaare und einer Abstoßung durch ein einsames Paar seinen Bindungswinkel vom Idealwert von 109.50. Die Form des Moleküls ist von der idealen Form von tetraedrisch zu trigonal-pyramidal abgewichen, sodass sich auch der Bindungswinkel ändert.

Screenshots von 2022 09 23 210128
NaN3 Bindungswinkel
  • Jetzt versuchen wir, den theoretischen Bindungswinkel mit dem berechneten Bindungswinkelwert aus seiner Hybridisierung des Zentralatoms zusammenzuführen.
  • Die Bindungswinkelformel gemäß der Bentschen Regel lautet COSθ = s/(s-1).
  • Das Zentralatom N ist sp3 hybridisiert, also ist das s-Zeichen hier 1/4th
  • Der Bindungswinkel ist also COSθ = {(1/4)} / {(1/4)-1} =-( 1/3)
  • Θ = KOS-1(-1/2) = 109.50
  • Aber die Form des Moleküls ändert sich, sodass auch der Bindungswinkel kleiner wird.
  • Der Wert des Bindungswinkels ist also ein berechneter Wert und der theoretische Wert ist gleich.

7. Na3Formelle Ladung der N-Lewis-Struktur

Das formale Ladung ist ein hypothetisches Konzept, bei dem die gleiche Elektronegativität für alle Atome angenommen wird, um die Ladung vorherzusagen. Nun berechnen wir die Formalladung von Na3N.

Die formale Gebühr, die von der Na angezeigt wird3N-Molekül ist 0, weil das Molekül Na3N ist neutraler Natur. Die vom Kation sowie Anion angesammelte Ladung wird in diesem Molekül vollständig neutralisiert. Die elektropositiven Na-Atome werden durch elektronegative Stickstoffatome durch die Wertigkeitsladung neutralisiert.

  • Das Molekül ist bei der Berechnung der Formalladung nach der Formel Formalladung = N neutralv - Nlp -1/2 Nbp
  • Die über dem Naatom vorhandene formale Ladung ist 1-0-(2/2) = 0
  • Die über dem Jodidion vorhandene Formalladung ist 5-2-(6/2) = 0
  • Die formale Ladung von Na und Nare ist also 0 bzw. 0, der Wert ist also gleich und null, also neutralisieren sie sich gegenseitig und machen das Molekül neutral

8. Na3N-Hybridisierung

Das Zentralatom N erfährt Hybridisierung weil es unterschiedliche Orbitale mit unterschiedlicher Energie hat, um eine kovalente Bindung herzustellen. Sehen wir uns die Hybridisierung des Na an3N.

N ist sp3 hybridisiert, wo seine einsamen Paare vorhanden sind, eines der hybridisierten Orbitale, was aus der folgenden Tabelle bestätigt werden kann.

Struktur   Hybridisation
Wert  
State of AI
Hybridisierung
des Zentralatoms
Bindungswinkel
1. Linear         2         sp/sd/pd1800
2. Planer
trigonal      
3sp2                   1200
3. Tetraeder 4sd3/sp3109.50
4.Trigonal
bipyramidal
5sp3d/dsp3900 (axial),
1200(äquatorial)
5. Oktaeder   6        sp3d2/ D2sp3900
6.Fünfeckig
bipyramidal
7sp3d3/d3sp3900, 720
Hybridisierungstabelle
  • Wir können die Hybridisierung nach der Konventionsformel berechnen, H = 0.5 (V + M-C + A),
  • Die Hybridisierung von zentralem N ist also ½(5+3+0+0) = 4 (sp3)
  • An der Hybridisierung sind ein s-Orbital und drei p-Orbitale von N beteiligt.
  • Das freie Elektronenpaar über dem N ist an der Hybridisierung beteiligt.

9. Na3N-Löslichkeit

Die Löslichkeit des kovalenten Moleküls hängt von der Neigung zur H-Bindung und dem Ausmaß der Dissoziation ab. Mal sehen, ob Na3N wasserlöslich ist oder nicht.

Na3N ist wasserlöslich, da das Vorhandensein des elektronegativen N-Atoms kleinerer Größe H-Bindungen mit den freien Paaren des Wassermoleküls bilden kann. Auch das Kation Na+ kann das Wassermolekül durch sein Ionenpotential anziehen und wird wasserlöslich.

Abgesehen von Wasser Na3N kann in anderen folgenden Lösungsmitteln löslich sein

  • CCl4
  • CHCl3
  • DMSO
  • Benzol
  • Toluol

10. Ist Na3N fest oder flüssig?

Die meisten kovalenten Moleküle haben eine geringere Wechselwirkungsenergie zwischen konstituierenden Atomen. Jetzt sehen wir, ob Na3N ist fester oder flüssiger Natur.

Na3N ist ein festes kovalentes Molekül, da die Van-der-Waal-Anziehungskraft im Molekül sehr hoch ist, sodass alle Atome in unmittelbarer Nähe zueinander existieren. In der Kristallform liegt es kubisch vor, wobei jedes Na-Atom von vier N-Atomen umgeben ist und jedes N-Atom auch von vier Na-Atomen umgeben ist.

Bei Raumtemperatur erscheint es als rötlich brauner oder dunkelblauer fester Kristall.

11. Ist Na3N-Polar oder unpolar?

Das kovalente Molekül zeigt sowohl polare als auch unpolare Eigenschaften, basierend auf der angenommenen Geometrie. Mal sehen, ob Na3N ist polar oder unpolar.

Na3N ist aufgrund seiner asymmetrischen Pyramidenform ein polares Molekül. Es existieren drei Dipolmoment-Flussarbeiten vom elektropositiven Na-Atom zu elektronegativen N-Atomen. Aber dort wird aufgrund der Molekülform keine entgegengesetzte Richtung des Dipolmoments beobachtet und ein resultierendes Dipolmoment gezeigt.

Screenshot 2022 09 23
NaN3 Dipol-Moment

Außerdem macht der Bindungswinkel zwischen Na und N das Molekül für seine Orientierung polar.

12. Ist Na3N sauer oder basisch?

Die Acidität oder Basizität hängt von der Fähigkeit ab, Protonen oder Hydroxide in der wässrigen Lösung abzugeben. Mal sehen, ob Na3N ist sauer oder basisch.

Na3N ist weder sauer noch basisch, da es durch die Neutralisationsreaktion zwischen einer Säure (Salzsäure) und einer Base (Natriumhydroxid) gebildet wird. Es hat also keinen besonderen Charakter. Sogar es hat kein saures Proton oder Hydroxidion.

Das einsame Paar über dem N kann jedoch aufgrund des Vorhandenseins eines hybridisierten Orbitals gespendet werden, kann also delokalisiert werden und fungiert aus diesem Grund als Lewis-Base.

13. Ist Na3N-Elektrolyt?

Die elektrolytische Natur kovalenter Moleküle ist geringer als bei ionischen Molekülen, da sie von einer schwachen Kraft angezogen werden. Mal sehen, ob Na3N ist ein Elektrolyt oder nicht.

Na3N ist ein starker Elektrolyt, da es in zwei hochgeladene Teilchen Na dissoziieren kann+ und N3-. Aufgrund der Bildung dieser beiden Arten von Ionen in der wässrigen Lösung lädt sich auch die Lösung auf und trägt sehr leicht Elektrizität.

14. Ist Na3N-ionisch oder kovalent?

Die Art der Bindung des Zentralatoms hängt von der Hybridisierung oder starken Wechselwirkungskraft ab. Lassen Sie uns diskutieren, ob Na3N ist ionisch oder kovalent.

Na3N ist von Natur aus leicht ionisch und hat einen kovalenten Charakter, da kein Molekül zu 100 % rein ionisch oder kovalent ist, abhängig von der Theorie der Polarisierbarkeit der Fajan-Regel. Das zentrale N wird wie ein kovalentes Molekül hybridisiert, aber Na+ ein höheres Ionenpotential hat, kann ein polarisierter anionischer Teil sein.

Zusammenfassung

Na3N ist eine anorganische Lewis-Base, bei der das freie Elektronenpaar über dem N an das elektronenarme Zentrum abgegeben und an den verschiedenen Reaktionen teilnehmen kann. Es hat selbst bei höheren Temperaturen keinen Schmelzpunkt und zersetzt sich in elementare schwarze Farbe.

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