Domanda:
Perché N (OH) 3 non esiste?
Aniruddha Deb
2020-02-04 15:22:14 UTC
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L'idrolisi dei tetraalidi del gruppo 15 ci fornisce i loro idrossidi tramite un meccanismo $ \ ce {S_ {N ^ 2}} $ : $$ \ ce {PCl3 + 3H2O -> H3PO3 + 3HCl} $$ Tricloruro di azoto, tuttavia, produce un diverso insieme di prodotti, non formando il triidrossido come previsto. $$ \ ce {NCl3 + 3H2O -> NH3 + 3HOCl} $$

Un po 'di ricerca mi ha portato a questa identica domanda ( con 2 risposte insoddisfacenti) e questo articolo, che afferma che esiste, ma non riesco a leggerlo. Perché $ \ ce {N (OH) 3} $ non esiste?

Un altro pensiero su linee simili è l'esistenza di gem-dioli in generale, che sono abbastanza instabili, così come $ \ ce {C (OH) 4} $ , che sembra non esistere come bene. È una proprietà anormale degli elementi del periodo 2? Tutti gli altri elementi nel gruppo 14 e 15 formano idrossidi stabili mentre i primi membri sembrano non farlo.

Stai confondendo due domande completamente diverse e non correlate.La direzione dell'idrolisi è determinata dalla differenza di elettronegatività.Infatti, perché l'idrolisi di PCl3 non finisce in PH3 e HOCl?Questo ** non è ** perché PH3 o HOCl non esistono;in effetti lo fanno entrambi.Allora perché?
Quando dici che una molecola come $ \ ce {N (OH) 3} $ non esiste, devi specificare anche in quali condizioni.$ \ ce {N (OH) 3} $ certamente non esiste in soluzione acquosa, ma probabilmente lo è nello spazio libero.
Ciò che rendi $ \ ce {H3PO3} $ [non è prevalentemente $ \ ce {P (OH) 3} $ neanche] (https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorous_acid).Nel gruppo 15 devi andare all'arsenico per ottenere prevalentemente l'idrossido in normali condizioni di laboratorio.
Anche se potessi farcela, non si decomporrebbe in [acido nitroso] (https://en.wikipedia.org/wiki/Nitrous_acid) e acqua?Non ho fatto i conti, ma mi aspetterei che la decomposizione sia energeticamente ed entropicamente favorevole, e dubito che la barriera cinetica sia abbastanza alta da prevenirla alle normali temperature di laboratorio.
Dire che qc non esiste è una grande affermazione.Immagino che un acido H3NO3 (che è pieno di legami singoli) potrebbe teoricamente esistere, ma non stabile come qualcosa come HNO3 (con struttura di risonanza stabilizzata) e quindi non è favorito in condizioni normali.P e O sono meno favorevoli per formare un doppio legame a causa della maggiore lunghezza del legame.
anche dopo aver letto tutte quelle ottime risposte ancora non capisco perché Na3PO3 non esista / non possa esistere.
@undefined Presumo che tu intendessi Na3NO3.Ad ogni modo, non esiste $ \ ce {{NO_3} ^ {3 -}} $ ion.Il Na3NO3 che stiamo vedendo è un sale nitrito di ossido $ \ ce {Na3 [NO2-] O} $ contenente ione nitrito.Vedi questo articolo: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.197603762
@NilayGhosh Mi dispiace, sì, quello che volevo dire.La ringrazio per la risposta.Capisco cosa intendi, ma quello che non capisco completamente è, perché non esiste tale ione?il tuo articolo collegato è purtroppo dietro un costoso paywall, quindi non posso leggerlo
@undefined viene fornita la struttura cristallina su Na3NO3 [qui] (https://books.google.com/books?id=InAoDwAAQBAJ&pg=PA183&lpg=PA183&dq=na3no3+not+an+orthonitrite&source=bl&ots=lyC_8Ji7SPUl=eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeuropeefecondivisione&hl=it&sigX & ved = 2ahUKEwjX9tin5d3oAhUJOs0KHc4EARUQ6AEwBnoECAkQAQ # v = onepage & q = na3no3% 20not% 20an% 20orthonitrite & f = false).Fondamentalmente è un doppio sale contenente normali ioni di nitrito e ossido.
Cinque risposte:
Oscar Lanzi
2020-02-04 19:34:11 UTC
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Sebbene l'acido e i suoi sali siano sconosciuti, sono stati trovati esteri di ortonitriti e da una fonte naturale [1]. La funzione ortonitrite, che è trivalente piuttosto che monovalente come sarebbe il nitrato, è incorporata in un macrociclo che ne impedisce la decomposizione.

L'immagine sotto è tratta da Ref. 1.

Riferimento:

1.Leanne Murray, * Tang K. Lim, * Graeme CurrieB e Robert J., "Aplidites (AG): Macrocyclic Orthonitrites from an Australian Tunicate, Aplidium sp. ", Aust. J. Chem. , 1995, 48, 1253-1266. Link enter image description here

Esistono diverse dozzine di complessi metallici μ₃-nitrato strutturalmente caratterizzati, quindi probabilmente non c'è bisogno di andare così esotici :)
Forse i complessi di nitrato sono quelli più esotici a seconda del tuo punto di vista.Il riferimento dice che la funzione ortonitrite "non è stata precedentemente descritta", forse significa "... in chimica organica".
@andselisk potete fornire amy referenze?La ricerca su Google della frase "complessi mu3-nitrato" non funziona per me.Grazie.
Ecco qui: https://doi.org/10.1016/j.poly.2005.03.169;https://doi.org/10.1002/chem.201504799;https://doi.org/10.1016/j.cplett.2016.03.020;https://doi.org/10.1021/ja509214d;https://doi.org/10.1039/b903467f.
Grazie @andselisk.Quando ripartisco gli addebiti con fissaggi di ossidazione del metallo normali o specificati dall'articolo, scopro che ogni $ \ ce {NO3} $ parte ha solo $ -1 $ di carica invece dei $ -3 $ sperati.È come se un legame covalente e due ionici fossero delocalizzati sui tre legami (come i legami $ \ ce {SF} $ in $ \ ce {SF6} $), contro tre legami covalenti separati come negli esteri / alcaloidi ortonitriti diil mio rif.[1].
Justanotherchemist
2020-02-04 16:03:00 UTC
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Bene, non concentriamoci sul tuo testo ma sulla vera domanda qui su $ \ ce {N (OH) 3} $ . Posso solo darti qualche idea qui ma non una risposta definitiva.

Ogni volta che facciamo dei test per i nostri studenti del primo semestre, alcuni hanno dimenticato cosa fosse un nitrato, o acido nitrico. Ma poiché chiediamo un nitrato come nome banale, anche un orto-nitrato è una risposta accettata. E molte persone cercheranno di bilanciare le cose con $ \ ce {X (OH) _n} $ finché non si adatta. Non è sbagliato in un test, ma dobbiamo pensare a questi composti.

Prendiamo i silicati. Esistono ortosilicati, quindi sali che derivano dall'acido orto-silicico $ \ ce {H4SiO4} $ o $ \ ce {Si (OH) 4} $ . Se provi a fare questo acido, tuttavia, inizierà a polimerizzare mentre viene prodotta l'acqua. Il motivo è che hai un $ \ ce {H ^ +} $ caricato positivamente che può essere facilmente deprotonato vicino a un $ \ ce {Si ^ 4 +} $ center nel tuo $ \ ce {Si-OH} $ -bond. Quindi due di questi centri reagiranno a qualcosa come $ \ ce {Si-O-Si + H2O} $ finché non si forma qualcosa di simile a un acido metisilicico.

Ora torniamo prima al nostro acido nitrico con $ \ ce {N ^ {+ 5}} $ . Sappiamo che l'acido si chiama $ \ ce {HNO3} $ . Se aggiungiamo dell'acqua a questo, otterremo l'acido orto-nitrico $ \ ce {NO (OH) 3} $ o $ \ ce {H3NO4} $ . Proprio come con gli ortosilicati possiamo trovare esempi come il composto $ \ ce {Na3NO4} $ che potrebbe formalmente essere il sale dell'acido orto-nitrico.

Ora, se vogliamo lo stesso per l'acido nitroso $ \ ce {HNO2} $ , aggiungiamo acqua $ \ ce {H3NO3} $ o $ \ ce {N (OH) 3} $ . Esiste? Bene, c'è un $ \ ce {Na3NO3} $ . Il problema è che questo non è orto-nitrito ma un ossido-nitrito $ \ ce {Na3 [NO2] O} $ .

Tuttavia, non posso dirti perché non si è ancora formato un orto-nitrito. Questi orto-acidi non sono molto stabili.

Maurice
2020-02-05 02:51:05 UTC
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Non è solo l'azoto che non riesce a formare un ortoacido con la formula $ \ ce {X (OH) 3} $ . La stessa cosa accade con il fosforo. L'acido fosforoso $ \ ce {H3PO3} $ non è $ \ ce {P (OH) 3} $ span >, con tre gruppi $ \ ce {OH} $ equivalenti come potresti credere. Questo acido fosforoso ha un atomo di H che è impossibile neutralizzare. La sua struttura è meglio descritta da $ \ ce {HPO (OH) 2} $ , con un $ \ ce {P } $ atom circondato da un $ \ ce {H} $ , uno $ \ ce {O} $ e due gruppi $ \ ce {OH} $ . Neutralizzato da un idrossido può produrre due serie di sali e non tre. Con $ \ ce {NaOH} $ , fornisce: $ \ ce {NaH2PO3} $ , $ \ ce {Na2HPO3} $ . $ \ ce {Na3PO3} $ non esiste.

L'arsenico, l'elemento successivo nel Gruppo 15, forma l'acido $ \ ce {H3AsO3} $ in soluzione acquosa e suoi sali normali.

DavePhD
2020-02-06 02:13:23 UTC
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La domanda presuppone che $ \ ce {N (OH) 3} $ non esista.

Tuttavia, dinamiche molecolari ab initio evidenzia una nuova struttura Cs simmetrica stabile per N (OH) 3 Chemical Physics Letters volume 435, pagine 34- 38 dice:

Segnaliamo che pochissimi studi hanno affrontato N (OH) 3 e questo studio è rilevante nel contesto della sua possibile rilevazione in fase gassosa.

Vedi anche Una nuova specie N (OH) 3 non simmetrica: confronto con le specie C3 e termochimica ai livelli HF, DFT, MP2, MP4 e CCSD (T) di teoria Journal of Molecular Structure: THEOCHEM , volume 802, pagine 111-115.

Hanno considerato la tautomerizzazione come l'acido fosforico / fosfonico?
@OscarLanzi no, ho letto il testo completo di entrambi gli articoli e non menzionano nulla in cui una H è legata alla N. Solo tre specie N (OH) 3 leggermente diverse, una con $ C_3 $ simmetria, una $ C_1 $,e uno $ C_s $.L'articolo J. Molecular Structure simula gli spettri IR, dicendo "... può forse essere usato come dati di riferimento per confrontare i risultati IR sperimentali ottenuti in fase gassosa nel prossimo futuro".
Big Pat Fienus
2020-02-06 06:43:40 UTC
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Percorrendo da sinistra a destra nel periodo 2 e 3, la probabilità di formare idrossidi stabili sembra diminuire. Idrossido di litio, idrossido di boro, idrossido di indio, mostrano tutti una stabilità piuttosto buona. Quando il raggio atomico diminuisce, ci si può aspettare che gli ossigeni elettronegativi si avvicinino. Anche l'acido nitrico utilizza la risonanza per mantenere la stabilità.

Questa domanda non ha ricevuto una risposta formale dalla ricerca moderna.



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Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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