Nitrogen Valencias: Konfigurasi dan Senyawa Elektronik

Valensi nitrogen berkisar dari -3, seperti dalam amonia dan amina, hingga +5 seperti pada asam nitrat (Tyagi, 2009). Elemen ini tidak memperluas valensi seperti yang lain.

Atom nitrogen adalah elemen kimia dengan nomor atom 7 dan elemen pertama dari grup 15 (sebelumnya VA) dari tabel periodik. Kelompok ini terdiri dari nitrogen (N), fosfor (P), arsenik (As), antimon (Sb), bismut (Bi) dan moscovium (Mc).

Unsur-unsur berbagi kesamaan umum tertentu dalam perilaku kimia, meskipun mereka secara kimiawi berbeda satu sama lain. Kesamaan ini mencerminkan karakteristik umum dari struktur elektronik atom mereka (Sanderson, 2016).

Nitrogen hadir di hampir semua protein dan memainkan peran penting dalam aplikasi biokimia maupun aplikasi industri. Nitrogen membentuk ikatan yang kuat karena kemampuannya untuk membentuk ikatan rangkap tiga dengan atom nitrogen lain dan unsur lainnya.

Oleh karena itu, ada sejumlah besar energi dalam senyawa nitrogen. Sebelum 100 tahun yang lalu, sedikit yang diketahui tentang nitrogen. Sekarang, nitrogen umumnya digunakan untuk menghemat makanan, dan sebagai pupuk (Wandell, 2016).

Konfigurasi dan valensi elektronik

Dalam sebuah atom, elektron mengisi tingkat yang berbeda sesuai dengan energinya. Elektron pertama mengisi tingkat energi yang rendah dan kemudian pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Tingkat energi paling eksternal dalam atom dikenal sebagai kulit valensi dan elektron yang ditempatkan di kulit ini dikenal sebagai elektron valensi.

Elektron ini ditemukan terutama dalam pembentukan ikatan dan dalam reaksi kimia dengan atom lain. Oleh karena itu, elektron valensi bertanggung jawab atas sifat kimia dan fisik suatu elemen yang berbeda (Valence Electron, SF).

Nitrogen, seperti yang disebutkan sebelumnya, memiliki nomor atom Z = 7. Ini menyiratkan bahwa elektron mereka mengisi tingkat energi mereka, atau konfigurasi elektronik, adalah 1S2 2S2 2P3.

Harus diingat bahwa di alam, atom selalu berusaha untuk memiliki konfigurasi elektronik gas mulia baik dengan memenangkan, kehilangan, atau berbagi elektron.

Dalam kasus nitrogen, gas mulia yang dicari memiliki konfigurasi elektronik adalah neon, yang nomor atomnya Z = 10 (1S2 2S2 2P6) dan helium, yang nomor atomnya adalah Z = 2 (1S2) (Reusch, 2013) .

Berbagai cara nitrogen harus digabungkan akan memberinya valensi (atau tingkat oksidasi). Dalam kasus spesifik nitrogen, berada di periode kedua tabel periodik, tidak dapat memperluas lapisan valensi seperti halnya unsur-unsur lain dari grup Anda.

Diharapkan memiliki valensi -3, +3 dan +5. Namun, nitrogen memiliki keadaan valensi mulai dari -3, seperti dalam amonia dan amina, hingga +5, seperti pada asam nitrat. (Tyagi, 2009).

Teori ikatan valensi membantu menjelaskan pembentukan senyawa, sesuai dengan konfigurasi elektronik nitrogen untuk tingkat oksidasi yang diberikan. Untuk ini kita harus memperhitungkan jumlah elektron dalam lapisan valensi dan berapa banyak yang dibutuhkan untuk memperoleh konfigurasi gas mulia.

Senyawa nitrogen

Mengingat jumlah oksidasi yang besar, nitrogen dapat membentuk sejumlah besar senyawa. Dalam contoh pertama, harus diingat bahwa dalam kasus nitrogen molekuler, menurut definisi valensinya adalah 0.

Keadaan oksidasi -3 adalah salah satu yang paling umum untuk elemen. Contoh-contoh senyawa dengan keadaan oksidasi ini adalah amonia (NH3), amina (R3N), ion ammonium (NH4 +), imina (C = NR) dan nitril (C≡N).

Keadaan oksidasi -2, nitrogen dibiarkan dengan 7 elektron di kulit valensinya. Jumlah elektron yang ganjil dalam cangkang valensi ini menjelaskan mengapa senyawa dengan keadaan oksidasi ini memiliki ikatan penghubung antara dua nitrogen. Contoh senyawa dengan keadaan oksidasi ini adalah hidrazin (R2 -NNR 2 ) dan hidrazon (C = NNR 2 ).

Dalam keadaan oksidasi -1, nitrogen dibiarkan dengan 6 elektron di kulit valensi. Contoh senyawa nitrogen dengan valensi ini adalah hidroksil amina (R 2 NOH) dan senyawa azo (RN = NR).

Dalam keadaan oksidasi positif, nitrogen biasanya terikat pada atom oksigen yang membentuk oksida, oksisol atau oksasida. Untuk kasus status oksidasi +1, nitrogen memiliki 4 elektron dalam kulit valensinya.

Contoh senyawa dengan valensi ini adalah dinitrogen oksida atau gas tertawa (N 2 O) dan senyawa nitrat (R = NO) (Reusch, Oksidasi Serikat Nitrogen, 2015).

Untuk kasus keadaan oksidasi +2, salah satu contohnya adalah nitrogen oksida atau nitrat oksida (NO), gas tidak berwarna yang dihasilkan oleh reaksi logam dengan asam nitrat encer. Senyawa ini adalah radikal bebas yang sangat tidak stabil karena bereaksi dengan O 2 di udara untuk membentuk gas NO 2 .

Nitrit (NO 2 -) dalam larutan basa dan asam nitrat (HNO 2 ) dalam larutan asam adalah contoh senyawa dengan keadaan oksidasi +3. Ini dapat berupa zat pengoksidasi untuk secara normal menghasilkan NO (g) atau zat pereduksi untuk membentuk ion nitrat.

Dinitrogen trioksida (N 2 O 3 ) dan kelompok nitro (R-NO 2 ) adalah contoh lain dari senyawa nitrogen dengan valensi +3.

Nitric dioxide (NO 2 ) atau nitrogen dioxide adalah senyawa nitrogen dengan valensi +4. Ini adalah gas coklat yang umumnya dihasilkan oleh reaksi asam nitrat pekat dengan banyak logam. Dimensi untuk membentuk N 2 O 4 .

Dalam keadaan +5 kami menemukan nitrat dan asam nitrat yang merupakan agen pengoksidasi dalam larutan asam. Dalam hal ini, nitrogen memiliki 2 elektron dalam kulit valensi, yang berada dalam orbital 2S. (Keadaan oksidasi nitrogen, SF).

Ada juga senyawa seperti nitrosilazide dan dinitrogen trioksida di mana nitrogen memiliki beberapa tingkat oksidasi dalam molekul. Dalam kasus nitrosilazide (N 4 O) nitrogen memiliki valensi -1, 0, + 1 dan +2; dan dalam kasus dinitrogen trioksida, ia memiliki valensi +2 dan +4.

Nomenklatur senyawa nitrogen

Mengingat kompleksitas kimia senyawa nitrogen, nomenklatur tradisional tidak cukup untuk memberi nama mereka, apalagi mengidentifikasi mereka secara memadai. Itulah sebabnya, antara alasan lain, bahwa persatuan internasional kimia murni dan terapan (IUPAC untuk akronimnya dalam bahasa Inggris) menciptakan nomenklatur sistematis di mana senyawa diberi nama sesuai dengan jumlah atom yang dikandungnya.

Ini bermanfaat dalam hal penamaan nitrogen oksida. Misalnya nitric oxide akan dinamai nitrogen monoxide dan nitrous oxide (NO) dinitrogen monoxide (N 2 O).

Selain itu, pada tahun 1919, kimiawan Jerman Alfred Stock mengembangkan metode untuk memberi nama senyawa kimia berdasarkan pada tingkat oksidasi, yang ditulis dalam angka Romawi yang terlampir dalam tanda kurung. Jadi, misalnya nitric oxide dan nitrous oxide masing-masing akan dinamakan nitrogen oxide (II) dan nitrogen oxide (I) (IUPAC, 2005).