The valensi nitrogen mulai dari -3 sebagai amonia dan amina, untuk asam 5 dan nitrat (Tyagi, 2009). Elemen ini tidak mengembangkan valensi seperti yang lain.
Atom nitrogen adalah unsur kimia dengan nomor atom 7 dan unsur pertama dari golongan 15 (sebelumnya VA) dari tabel periodik. Kelompok tersebut terdiri dari nitrogen (N), fosfor (P), arsen (As), antimon (Sb), bismut (Bi), dan moscovium (Mc).
Gambar 1: Diagram Bohr dari atom nitrogen.
Unsur-unsur memiliki kesamaan umum tertentu dalam perilaku kimia, meskipun secara kimiawi mereka dibedakan dengan jelas. Kesamaan ini mencerminkan karakteristik umum dari struktur elektronik atomnya (Sanderson, 2016).
Nitrogen hadir di hampir semua protein dan memainkan peran penting dalam aplikasi biokimia dan industri. Nitrogen membentuk ikatan yang kuat karena kemampuannya untuk mengikat rangkap tiga dengan atom nitrogen dan unsur lainnya.
Oleh karena itu, terdapat sejumlah besar energi dalam senyawa nitrogen. Sebelum 100 tahun yang lalu, sedikit yang diketahui tentang nitrogen. Sekarang, nitrogen biasa digunakan untuk mengawetkan makanan, dan sebagai pupuk (Wandell, 2016).
Konfigurasi dan valensi elektronik
Dalam atom, elektron mengisi tingkat yang berbeda sesuai dengan energinya. Elektron pertama mengisi tingkat energi yang lebih rendah dan kemudian pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Tingkat energi terluar dalam atom dikenal sebagai kulit valensi dan elektron yang ditempatkan di kulit ini dikenal sebagai elektron valensi.
Elektron ini terutama ditemukan dalam pembentukan ikatan dan reaksi kimia dengan atom lain. Oleh karena itu, elektron valensi bertanggung jawab atas perbedaan sifat kimia dan fisik suatu unsur (Valence Electrons, SF).
Nitrogen, seperti yang disebutkan sebelumnya, memiliki nomor atom Z = 7. Ini menyiratkan bahwa pengisian elektron pada tingkat energinya, atau konfigurasi elektronnya, adalah 1S 2 2S 2 2P 3 .
Harus diingat bahwa di alam, atom selalu berusaha memiliki konfigurasi elektronik gas mulia, baik dengan memperoleh, kehilangan, atau berbagi elektron.
Dalam kasus nitrogen, gas mulia yang memiliki konfigurasi elektronik adalah neon, yang nomor atomnya adalah Z = 10 (1S 2 2S 2 2P 6 ) dan helium, yang nomor atomnya adalah Z = 2 (1S 2 ) ( Reusch, 2013).
Cara-cara nitrogen yang berbeda dalam menggabungkannya akan memberikannya valensi (atau bilangan oksidasi). Dalam kasus khusus nitrogen, karena berada pada periode kedua tabel periodik, ia tidak dapat mengembangkan lapisan valensinya seperti yang dilakukan unsur-unsur lain dalam kelompoknya.
Diharapkan memiliki valensi -3, +3, dan +5. Namun, nitrogen memiliki tingkat valensi mulai dari -3, seperti pada amonia dan amina, hingga +5, seperti pada asam nitrat. (Tyagi, 2009).
Teori ikatan valensi membantu menjelaskan pembentukan senyawa, menurut konfigurasi elektron nitrogen untuk bilangan oksidasi tertentu. Untuk ini, perlu memperhitungkan jumlah elektron di kulit valensi dan berapa banyak yang tersisa untuk memperoleh konfigurasi gas mulia.
Senyawa nitrogen
Gambar 2: struktur molekul nitrogen dengan valensi 0.
Mengingat banyaknya bilangan oksidasi, nitrogen dapat membentuk banyak senyawa. Pertama-tama, harus diingat bahwa dalam kasus nitrogen molekuler, menurut definisi valensinya adalah 0.
Bilangan oksidasi -3 adalah salah satu yang paling umum untuk unsur tersebut. Contoh senyawa dengan bilangan oksidasi ini adalah amonia (NH3), amina (R3N), ion amonium (NH 4 + ), imina (C = NR) dan nitril (C≡N).
Dalam bilangan oksidasi -2, nitrogen tertinggal dengan 7 elektron di kulit valensinya. Jumlah elektron ganjil di kulit valensi ini menjelaskan mengapa senyawa dengan bilangan oksidasi ini memiliki ikatan jembatan antara dua nitrogen. Contoh senyawa dengan bilangan oksidasi ini adalah hidrazin (R 2 -NNR 2 ) dan hidrazon (C = NNR 2 ).
Dalam bilangan oksidasi -1, nitrogen tertinggal dengan 6 elektron di kulit valensi. Contoh senyawa nitrogen dengan valensi ini adalah senyawa hidroksil amina (R 2 NOH) dan senyawa azo (RN = NR).
Dalam bilangan oksidasi positif, nitrogen umumnya terikat pada atom oksigen untuk membentuk oksida, oksisal, atau asam oksida. Dalam kasus bilangan oksidasi +1, nitrogen memiliki 4 elektron pada kulit valensinya.
Contoh senyawa dengan valensi ini adalah dinitrogen oksida atau gas ketawa (N 2 O) dan senyawa nitroso (R = NO) (Reusch, Oxidation States of Nitrogen, 2015).
Untuk kasus bilangan oksidasi +2, contohnya adalah nitrogen oksida atau nitrit oksida (NO), gas tak berwarna yang dihasilkan oleh reaksi logam dengan asam nitrat encer. Senyawa ini merupakan radikal bebas sangat tidak stabil karena bereaksi dengan O 2 di udara untuk membentuk NO 2 gas .
Nitrit (NO 2 - ) dalam larutan basa dan asam nitrat (HNO 2 ) dalam larutan asam adalah contoh senyawa dengan bilangan oksidasi +3. Ini bisa menjadi zat pengoksidasi yang biasanya menghasilkan NO (g) atau zat pereduksi untuk membentuk ion nitrat.
Dinitrogen trioksida (N 2 O 3 ) dan gugus nitro (R-NO 2 ) adalah contoh lain dari senyawa nitrogen dengan valensi +3.
Nitric dioksida (NO 2 ) atau nitrogen dioksida adalah senyawa nitrogen dengan valensi +4. Ini adalah gas coklat yang umumnya dihasilkan oleh reaksi asam nitrat pekat dengan banyak logam. Dimerize menjadi N 2 O 4 .
Dalam keadaan +5 kita menemukan nitrat dan asam nitrat yang merupakan zat pengoksidasi dalam larutan asam. Dalam hal ini, nitrogen memiliki 2 elektron di kulit valensi, yang berada di orbital 2S. (Status oksidasi nitrogen, SF).
Ada juga senyawa seperti nitrosilazide dan dinitrogen trioxide dimana nitrogen memiliki berbagai bilangan oksidasi dalam molekulnya. 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.
Tata nama senyawa nitrogen
Mengingat kompleksitas kimia senyawa nitrogen, nomenklatur tradisional tidak cukup untuk memberi nama, apalagi mengidentifikasinya dengan benar. Itulah sebabnya, antara lain, International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) membuat nomenklatur sistematis di mana senyawa diberi nama sesuai dengan jumlah atom yang dikandungnya.
Ini bermanfaat saat menamai nitrogen oksida. Misalnya oksida nitrat akan dinamai nitrogen monoksida dan dinitrogen oksida (NO) dinitrogen monoksida (N 2 O).
Selain itu, pada tahun 1919, kimiawan Jerman Alfred Stock mengembangkan metode penamaan senyawa kimia berdasarkan bilangan oksidasi, yang ditulis dalam angka Romawi yang diberi tanda kurung. Jadi, misalnya, nitrit oksida dan dinitrogen oksida masing-masing akan disebut nitrogen oksida (II) dan nitrogen oksida (I) (IUPAC, 2005).
Referensi
- (2005). NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY IUPAC Recommendations 2005. Diambil dari iupac.org.
- Status oksidasi nitrogen. (SF). Dipulihkan dari kpu.ca.
- Reusch, W. (2013, 5 Mei). Konfigurasi Elektron dalam Tabel Periodik. Dipulihkan dari chemistry.msu.edu.
- Reusch, W. (2015, 8 Agustus). Status Oksidasi Nitrogen. Dipulihkan dari chem.libretexts.org.
- Sanderson, RT (2016, 12 Desember). Elemen golongan nitrogen. Dipulihkan dari britannica.com.
- Tyagi, VP (2009). Kimia Esensial Xii. Deli Baru: Ratna Sagar.
- Elektron Valensi. (SF). Dipulihkan dari chemistry.tutorvista.com.
- Wandell, A. (2016, 13 Desember). Kimia Nitrogen. Dipulihkan dari chem.libretexts.org.