Structure de Lewis du N2O, géométrie moléculaire, angle de liaison, hybridation (2024)

N₂O est la formule chimique du protoxyde d’azote ou de l’oxyde de diazote. C'est un gaz incolore, au goût sucré et soluble dans l'eau. Il est connu sous le nom de gaz hilarant. Mais il n’y a pas de quoi rire de cela, car l’inhalation continue de N₂O induit un effet euphorisant et peut même altérer notre capacité de prise de décision.

Cependant, N₂O est utilisé comme agent médicinal précieux en raison de ses effets anesthésiques.

Discutons à travers cet article de la chimie derrière le N₂O molécule, y compris comment dessiner sa structure de points de Lewis, quelle est sa géométrie ou sa forme moléculaire, sa géométrie électronique, son angle de liaison, son hybridation, ses charges formelles, sa nature de polarité, etc.

La structure de Lewis de l'oxyde nitreux (N₂O) est composé de 2 atomes d’azote (N) et d’un atome d’oxygène (O). L'un des 2 atomes d'azote est présent au centre de la molécule tandis que l'oxygène et l'autre atome d'azote occupent des positions terminales.

Il existe un total de 2 régions de densité électronique autour de l’atome N central, définies par une liaison simple O-N et une triple liaison covalente N-N. Il n’y a pas de paire isolée sur l’atome N central.

Si vous voulez dessiner la structure de points de Lewis de N₂O alors, prenez immédiatement un morceau de papier et un crayon et dessinez-le avec nous en suivant les étapes simples indiquées ci-dessous.

Étapes pour dessiner la structure de points de Lewis de N₂Ô

1. Comptez le total des électrons de valence dans N₂Ô

La structure des points de Lewis d'une molécule est appelée une représentation simplifiée de tous les électrons de valence qui y sont présents. Par conséquent, la toute première étape lors de l’élaboration de la structure de Lewis de N₂Ois àcalculer le total des électrons de valenceprésents dans les atomes élémentaires concernés.

Les électrons de valence présents dans un atome élémentaire peuvent être déterminés en identifiant sa position dans le tableau périodique des éléments.

Par exemple, l'azote (N) est présent dans le groupe V A du tableau périodique, il possède donc un total de 5 électrons de valence, tandis que l'oxygène (O) est situé dans le groupe VI A, il possède donc un total de 6 électrons de valence dans chaque atome.

• Nombre total deélectrons de valence dans l'azote= 5
• Nombre total deélectrons de valence dans l'oxygène= 6

∴ Le N₂La molécule O est constituée de 1 atome d’O et de 2 atomes de N. Par conséquent, le total des électrons de valence disponibles pour dessiner la structure de points de Lewis de N₂O = 2(5) + 1(6) =16 électrons de valence.

2. Choisissez l'atome central

Dans la deuxième étape du dessin de la structure de Lewis d’une molécule, nous devons placer l’atome le moins électronégatif au centre.

Comme l'électronégativité fait référence à la capacité d'un atome élémentaire à attirer une paire d'électrons partagés à partir d'une liaison chimique covalente,le moins électronégatifl'atome est celui qui estle plus susceptible de partagerses électrons avec d'autres atomes.

Comme un atome d'azote est moins électronégatif qu'un atome d'oxygène, l'atome d'azote (N) est sélectionné comme atome central dans le N.₂Ô Structure de Lewis. Les deux atomes N présents dans N₂O sont identiques donc n'importe quiL'atome N peut être placé au centre, tandis que les autres atomes N et O sont placés autour de lui en tant qu'atomes externes.

3. Connectez les atomes externes à l'atome central

Dans la troisième étape, nous joindrons les atomes externes de N et d’O à l’atome de N central à l’aide de lignes droites simples.

Chaque ligne droite représente une seule liaison covalente, c'est-à-dire une paire de liaisons contenant 2 électrons. Il y a un total de 2 liaisons simples dans le diagramme ci-dessus, ce qui signifie qu'un total de 2(2) = 4 électrons de valence sont utilisés jusqu'à cette étape, sur les 16 initialement disponibles.

• Total des électrons de valence disponibles – électrons utilisés jusqu’àétape 3 = 16-4 = 12 électrons de valence.
• Cela signifie que nous avons encore 12 électrons de valence à loger dans la structure de points de Lewis de N.₂O.

4.Complétez l'octet des atomes externes

Comme nous l'avons déjà identifié, un atome d'azote et un atome d'oxygène agissent comme atomes externes dans le N.₂O Structure de Lewis, et les atomes N et O ont besoin d'un total de 8 électrons de valence pour obtenir une configuration électronique d'octet stable. Les liaisons simples avec l'atome N central de chaque côté de la molécule montrent que les atomes N et O ont déjà 2 électrons. Ainsi, les atomes externes N et O nécessitent 6 électrons de valence supplémentaires pour compléter leur octet.

Ainsi, ces 6 électrons sont placés sous forme de 3 paires libres autour de chaque atome externe dans le N₂O Structure de Lewis, comme le montre la figure ci-dessous.

5.Compléter l'octet de l'atome central et réaliser une liaison covalente si nécessaire

• Total des électrons de valence utilisés jusqu'àétape 4= 2 liaisons simples + électrons placés autour de l'atome N + électrons placés autour de l'atome O =2(2) + 6 + 6 = 16 électrons de valence.
• Total des électrons de valence disponibles – électrons utilisés jusqu'à l'étape 4 =16-16= 0 électron de valence.

Comme les 16 électrons de valence initialement disponibles sont déjà utilisés pour dessiner la structure de points de Lewis de N₂O donc il n'y a pas de paire isolée sur l'atome N central.

Mais le problème ici est qu’il n’y a que 2 liaisons simples autour de l’atome N central, ce qui signifie qu’il n’y a que 4 électrons de valence autour de lui. Cela indique que cet azote a un octet incomplet et qu'il a encore besoin de 4 électrons supplémentaires pour obtenir une configuration d'octet stable.

Nous pouvons résoudre ce problème en convertissant les paires libres d'électrons présentes sur un atome externe en liaisons covalentes entre l'atome N central et l'atome externe concerné.

Maintenant, s’il faut choisir lequel des deux atomes extérieurs (N ou O) acceptera de partager ses électrons avec l’atome central pour combler sa carence ? Ensuite, on peut à nouveau prendre en compte le facteur d'électronégativité.

L'azote et l'oxygène sont des atomes hautement électronégatifs, mais en comparaison, l'électronégativité de N (E.N = 3,04) est inférieure à celle de O (E.N = 3,44). Par conséquent, l’azote est plus susceptible de convertir ses électrons non liés en paires de liaisons dans le N₂Ô Structure de Lewis. Ainsi, 2 paires isolées sur l’atome N externe sont converties en paires de liaisons entre l’atome N externe et l’atome N central.

De cette façon, l’atome N central possède un octet complet avecune triple liaisonetune seule liaison. L'octet de l'atome N externe est également complet avec1 triple liaisonet1 seule pairetandis que l'octet de l'atome O externe est complet avec1 liaison simpleet3 paires libres d'électrons.

La dernière étape consiste à vérifier la stabilité de la structure de Lewis obtenue jusqu'à l'étape 5. Faisons cela en utilisant le concept de charge formelle.

6. Vérifiez la stabilité du N₂Structure OLewis utilisant le concept de charge formelle

Moins la charge formelle sur les atomes d'une molécule est faible, meilleure est la stabilité de sa structure de Lewis.

Les frais formels peuvent être calculés à l’aide de la formule ci-dessous.

• Charge formelle = [électrons de valence – électrons non liants – ½ (électrons liants)]

Utilisons maintenant cette formule et la structure de Lewis obtenue dansétape 5pour déterminer les charges formelles sur le protoxyde d'azote (N₂O).

Pour l'atome d'azote central

• Électrons de valence de l'azote = 5
• Électrons de liaison = 1 triple liaison + 1 simple liaison = 3(2) + 2 = 8 électrons
• Électrons non liants = pas de paire libre = 0 électron
• Charge formelle = 5-0-8/2 = 5-0-4 = 5-4 = +1

Pour l'atome d'azote externe

• Électrons de valence de l'azote = 5
• Électrons de liaison = 1 triple liaison = 3 (2) = 6 électrons
• Électrons non liants = 1 paire libre = 2 électrons
• Charge formelle = 5-2-6/2 = 5-2-3 = 5-5 = 0

Pour l'atome d'oxygène

• Électrons de Valence de l'oxygène = 6
• Électrons de liaison = 1 liaison simple = 2 électrons
• Électrons non liants = 3 paires isolées = 3(2) = 6 électrons
• Charge formelle = 6-6-2/2 = 6-6-1 = 6-7 = -1

Ce calcul montre qu'une charge formelle nulle est présente sur l'azote externe tandis que l'atome central N et l'atome O externe portent respectivement une charge formelle +1 et -1.

Alors, regardez la structure de Lewis la meilleure et la plus stable de N₂O.

Un fait intéressant est qu’il existe trois structures de résonance possibles de N₂O, comme indiqué ci-dessous. La structure réelle du protoxyde d’azote est un hybride de ces structures de résonance. Chaque structure de résonance est une manière de représenter la structure de Lewis d'une molécule.

Les structures de résonance ci-dessus montrent que les électrons non liés et liés pi dans N₂O sont délocalisés. Ces électrons se déplacent d'une position à une autre sur la molécule suivi d'un changement dans les charges formelles présentes sur les atomes liés.

La structure de résonance 2 est la meilleure représentation de Lewis possible de N₂O, en tant qu'atome O le plus électronégatif, porte une charge -1 tandis que l'atome N le moins électronégatif porte une charge +1 dans cette structure.

Cependant, les charges formelles positives et négatives s’annulent pour donner une charge globale nulle sur la molécule, ce qui explique sa stabilité.

Maintenant que nous avons tout discuté sur N₂O Structure de Lewis, nous sommes prêts à passer à la section suivante de cet article où nous discuterons de la forme et de la géométrie de N₂O.

Vérifiez également –

• Comment dessiner une structure de Lewis ?
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Protoxyde d'azote (N₂O) la molécule a une géométrie ou une forme électronique et moléculaire identique, c'est-à-dire linéaire. Il n'y a pas de paire isolée présente sur l'atome N central dans N₂O il n'y a donc aucune distorsion dans la forme et la géométrie de la molécule.

Géométrie moléculaire de N₂Ô

L'oxyde nitreux (N₂O) la molécule a unforme linéaire et géométrie moléculaire.Les atomes d’azote et d’oxygène liés à l’atome d’azote central se trouvent sur une ligne droite, dans une disposition planaire.

Il n’y a pas de paire isolée d’électrons sur l’atome d’azote central, donc aucune répulsion électronique de liaison-paire isolée et de répulsion électronique paire isolée-paire isolée n’existe dans la molécule. Il existe des répulsions électroniques entre paires de liaisons N-N et N-O qui poussent les paires de liaisons aussi loin que possible les unes des autres et les atomes O et N occupent les bornes, comme le montre la figure ci-dessous.

Géométrie électronique de N₂Ô

Selon la théorie de la répulsion des paires d'électrons en couche de valence (VSEPR) de liaison chimique, la géométrie électronique idéale d'une molécule contenant un total de 2 régions de densité électronique autour de l'atome central est linéaire.

Auberge₂O il y a 1 liaison simple et 1 liaison triple autour de l'atome d'azote central, ce qui fait un total de 2 régions de densité électronique. Ainsi, sa géométrie électronique est égalementlinéaire.

Un moyen simple de trouver la forme et la géométrie de la molécule consiste à utiliser la méthode AXN.

AXN est une formule simple pour représenter le nombre d’atomes liés à l’atome central dans une molécule et le nombre de paires isolées présentes sur celle-ci.

Il permet de prédire la géométrie ou la forme d'une molécule grâce au concept VSEPR.

Notation AXN pour N₂Ô molécule

• A dans la formule AXN représente l'atome central. Puis à₂O molécule, un atome d'azote (N) est présent au centre donc A = Azote.
• X désigne les atomes liés à l'atome central. Auberge₂O, 1 atome d'azote (N) et 1 atome d'oxygène (O) sont liés au N central donc X = 1+1 =2.
• N représente les paires isolées présentes sur l'atome central. D'après la structure de Lewis de N₂Ô^,il n'y a pas de paire isolée sur l'azote central donc N=0.

Ainsi, la formule générique AXN pour le N₂O molécule est AX₂.

Maintenant, vous pouvez consulter le graphique VSEPR ci-dessous.

Selon le tableau VSEPR ci-dessus, la géométrie idéale des paires d'électrons et la géométrie moléculaire ou la forme d'une molécule avec un AX₂les formules génériques sont linéaires, comme nous l'avons déjà noté pour N₂O.

Hybridation de N₂Ô

Les deux atomes d'azote dans N₂O sont sp hybridés alors que l'atome d'oxygène est sp³hybridé. Comme l'hybridation présente dans une molécule est déterminée en fonction de l'atome central, le protoxyde d'azote (N₂O) la molécule a une hybridation sp.

La configuration électronique d'un atome d'azote (N) est 1s²2s²14h³.

Lors de la liaison chimique, les électrons 2s de l'azote ne sont plus appariés, par conséquent, une orbitale 2s et une orbitale 2p se mélangent pour produire deux orbitales hybrides sp équivalentes. Chaque orbitale hybride sp contient un seul électron et possède un caractère s à 50 % et un caractère p à 50 %.

Une orbitale hybride sp du N central forme la liaison N-N sigma (σ) tandis que l'autre orbitale hybride sp forme la liaison N-O sigma (σ) par sp-sp et sp-sp³se chevauchent respectivement avec les atomes d’azote et d’oxygène.

La deuxième orbitale hybride sp de l’azote externe accueille la paire isolée d’électrons. De même, les trois autres sp³les orbitales hybrides de l’oxygène contiennent les trois paires libres d’électrons présentes.

Un raccourci pour trouver l’hybridation présente dans une molécule consiste à utiliser son numéro stérique par rapport au tableau ci-dessous. Le nombre stérique du N central dans N₂O est 2 donc il a une hybridation sp.

Alors₂Angle d'obturation

Comme les trois atomes liés (O, N et N) se trouvent sur une ligne droite dans le N linéaire₂O molécule donc ils forment une mutuelleangle de liaison de 180°. La liaison covalente triple N-N est plus forte et plus courte, c'est-à-dire 112,6 pm, tandis que la liaison covalente simple N-O est plus longue, c'est-à-dire 118,6 pm.

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