硝酸塩、化学式 NO3 の化学電荷は -1 です。イオン硝酸塩は負の形式電荷を持っています。どうしてこうなったのか不思議に思うかもしれません。 N03 のフル充電が -9 でないのはなぜですか?
これを理解するために、NO3 の分子内の原子の数を見て、形式電荷がどのように計算されるかを理解しましょう.
正式請求とは?
正式な電荷、または化学電荷は、化学結合内にある電子がすべて分子を構成する原子間で均等に共有されていると仮定して、分子内で原子が持つ電荷です。これは、相対的な電気陰性度が要因ではないことを意味します。
形式電荷を計算するために、2 つの異なる規則に基づいて分子内の個々の原子に電子が割り当てられます。結合電子は異なる結合原子間で均等に分割される必要があり、非結合電子はそれらが位置する原子の一部と見なされます。 .
正式な料金を決定する式は、次のように記述できます。
形式電荷 =eV – eN – eB/2
それを考えると:
- eV =原子が分子の残りの部分から分離されているかのように、原子が持つ価電子の総数。
- eN =分子内に配置されたときに原子が持つ結合していない価電子の総数。
- eB =分子内で原子を他の原子に接続する結合によって共有される電子の総数。
正式請求の例
正式な料金計算の例を見てみましょう:
二酸化炭素、CO2 は、原子価殻に 16 個の電子を持つ中性分子です。分子のルイス構造を描くと、3 つの異なる方法でスケッチできることがわかります。炭素原子は、それを囲む酸素原子に二重結合で結合する可能性があるか、または炭素原子が二重結合で酸素原子の 1 つに結合し、単結合で他の酸素原子に結合する可能性があります。最後に、炭素原子は両方の酸素原子に単結合で結合できます。
二酸化炭素の場合、分子のすべての可能な形成はゼロの形式電荷を持っていることに注意してください.最初のケースでは、炭素と酸素の両方の電荷がゼロであるため、全体の電荷はゼロになります。 2 番目のケースでは、炭素は正の 1 電荷を持ち、酸素二重結合は電荷がゼロで、酸素単結合は電荷が -1 で、正味の形式電荷はゼロになります。炭素は +2 の電荷を持っていますが、酸素はそれぞれ -1 の電荷を持っているため、正式な電荷はゼロになります。
正式な請求の別の例を見てみましょう。
化合物テトラヒドロホウ酸塩、または BH4 の形式電荷は何ですか? BH4 はホウ素と水素からできているので、2 つの元素間の結合を調べてみましょう。 BH4 は非結合電子を持たず、ホウ素の 3 つの価電子、およびホウ素原子の周りに 4 つの結合を持っています。これを正式な請求式の表現に変換すると、式は 3 – (0 + 4)、つまり全体で合計 -1 として表されます。
では、分子中の水素原子を調べてみましょう。ホウ素と同様に、水素には非結合電子が 0 個ありますが、価電子は 1 個と単結合しかありません。これは、BH4 内の水素の形式電荷が 1 – (0 + 1) であることを意味します。これは、水素の形式電荷がゼロであることを意味します。
形式電荷とルイス構造
ルイス構造は電子構造とも呼ばれ、分子を構成する原子間の結合の可能性と、結合していない電子対を示す図です。ルイス構造の線は原子間に描かれ、化学結合の存在を示すために使用されます。単結合は単線で表されますが、当然二重結合は二重線で表されます。結合していない電子の存在を示すために、原子の隣に点が描かれることがあります。1 対の点は過剰な電子を表します。
共鳴構造は、分子が持つ可能性のある異なるルイス構造のすべてです。分子の形式電荷を計算すると、どの共鳴構造が分子の正しい構造である可能性が高いかを判断できます。最も正しいと見なされるルイス構造は、分子全体に均等に分布した形式電荷を持つ構造になります。共鳴構造に関連する形式電荷を決定する場合、形式電荷のすべての合計が分子の総電荷と等しくなければなりません。
正式な料金のまとめ:
正式な電荷は、分子内の原子の電荷として定義でき、価電子の総数から、共有結合にある全電子の半分を引いたものから、分子内にない電子の数を引いたものを決定することによって計算されます。形式電荷を使用して、分子内の電荷の分布を推定できます。
NO3 硝酸塩に関する事実
硝酸塩は硝酸で構成される塩であり、さまざまなアルコールやエステルが硝酸と呼ばれることがあります。硝酸イオンの分子量は 63 で、窒素原子 1 個とまったく同じ酸素原子 3 個が結合しています。硝酸塩は、硝酸ではなく亜硝酸から作られた塩である亜硝酸塩とは異なることに注意してください.ニトロ官能基を含む有機化合物は、ニトロ化合物と呼ばれます。硝酸イオンは非常に危険で有毒である可能性があり、硝酸中毒のプロセスを通じて人間に影響を与えます。これは、血液のヘモグロビンに含まれる鉄原子が酸化され、酸素を運ぶことができなくなる状態です.
硝酸塩は、大きな鉱床、特にニトラチンの鉱床でよく見られます。これらのニトラチン鉱床は、チリ硝石としても知られる硝酸ナトリウムの主要な供給源として機能します。亜硝酸塩は細菌によって作られ、この細菌が生成する硝酸塩化合物は歴史的に火薬に使用され、発酵によって生成されました.硝酸塩は、生分解性と溶解度が高いため、肥料にも使用されます。主な硝酸塩肥料には、カルシウム塩、カリウム、アンモニウム、およびナトリウムが含まれます。硝酸は、水蒸気と二酸化窒素の相互作用により、落雷時にも生成されます。
NO3 の正式な電荷は何ですか?
NO3 のルイス表示は、窒素原子が中心にあり、3 つの酸素原子が周回するように配置されています。窒素には 4 つの結合電子 (酸素二重結合から 2 つ、各 N – O 結合から 1 つ) があるため、正電荷を持っています。電子の内核は、電気的中性に必要な 7 個の電子ではなく、わずか 6 個の電子に関連付けられています。つまり、全体的に正の電荷を持っています。
窒素原子には合計 6 個の電子しかないため、正式な正電荷を持っています。二重結合を持つ酸素は、8 つの電子を共有または所有しているため、中性と見なされます。最後に、単結合の酸素原子には 9 つの電子が結合しており、全体として負の電荷を持っています。これは、硝酸イオンの全体的な電荷が -1 であることを意味します。
別の言い方をすれば、各酸素原子は内殻に 2 個の電子を持ち、原子の第 2 殻に 6 個の電子を持っています。酸素の第 2 殻には最大 8 個の電子が入る余地があります。 3 つの酸素原子は 6 つの電子を持ちたいと「望んでいます」。一方、窒素には合計 7 個の電子があり、第 2 殻に 5 個、内殻に 2 個の電子があります。酸素と同様に、窒素は 2 番目の殻にさらに多くの電子を入れる余地があります。具体的には、さらに 3 つ入れる余地があります。
窒素の外殻には 5 つの電子があるため、窒素はこれらの 5 つの電子を放出し、内殻に 2 つの電子のみを持つことで満たすことができます。これは、ナトリウム原子が塩素原子と相互作用するときに頻繁に発生します。ナトリウムの原子は、その外殻から単一の電子を塩素に供与し、食卓塩を形成します.
これは、酸素原子が窒素の原子核よりも窒素の外殻電子を引き寄せる力が大きいため、窒素がその 5 つの外殻電子を周囲の 3 つの酸素原子に供与することを意味します。つまり、窒素原子は 5 つの電子を放出しますが、3 つの酸素原子は合計 6 つの電子を必要とします。そのため、最後の 1 つの電子に対する欲求は依然として存在します。ナトリウムが硝酸塩と結合して硝酸ナトリウムまたは NaNo3 を形成する場合のように、硝酸塩が他の分子と結合する場合、ナトリウムの外殻にある単一電子が N03 に移動し、硝酸イオンになり、最終的には-1チャージ。
