질소는 이원자 분자입니다. 이는 두 개의 질소 원자가 화학적으로 결합되어 구성되어 있음을 의미합니다. 그것의 화학식은 N2 이다.
뭐, 그냥 간단한 대답이었습니다. 하지만 이 주제에 대해 개념을 매우 명확하게 하기 위해 알아야 할 몇 가지 사항이 더 있습니다.
그럼 바로 시작해 보겠습니다.
설명: 질소는 왜 이원자 분자인가?
질소(N2)는 두 개의 질소 원자 사이에 매우 강한 삼중 결합을 갖고 있기 때문에 이원자 분자입니다. 이 결합은 두 원자 사이에 6개의 전자를 공유함으로써 형성되며, 이는 분자에 매우 높은 결합 에너지와 안정성을 제공합니다.
질소(원자 번호 7)의 전자 배열은 1s 2 2s 2 2p 3 이며, 가장 바깥 껍질에 5개의 원자가 전자가 있습니다. 안정적인 구성을 얻으려면 질소가 3개의 전자를 얻거나 5개의 전자를 잃어야 하는데 이는 에너지적으로 불리합니다.
그러나 다른 질소 원자와 전자를 공유함으로써 두 원자는 8개의 원자가 전자를 갖는 안정적인 구성에 도달할 수 있습니다(옥텟 규칙). 이러한 공유로 인해 두 개의 질소 원자 사이에 삼중 결합이 형성되는데, 이는 모든 이원자 분자에서 발견되는 가장 강한 결합입니다.
질소 원자 사이의 삼중 결합은 매우 안정적이며 이를 깨뜨리려면 많은 양의 에너지가 필요합니다. 이러한 안정성은 질소 가스가 반응성이 매우 낮고 산업 응용 분야에서 불활성 가스로 자주 사용되는 이유를 설명합니다.
단원자 질소가 존재합니까?
그렇습니다. N으로 표기된 단원자 질소는 존재하지만 희귀하고 반응성이 매우 높습니다. 이는 질소 가스(N2)가 번개, 핵폭발 또는 고온 플라즈마와 같이 매우 높은 온도에 노출될 때 형성됩니다.
그러나 실온과 압력에서 대부분의 질소는 N2 분자로 존재하며 이는 단원자 질소보다 훨씬 안정적입니다.
이는 N2의 질소 원자 사이의 삼중 결합이 매우 높은 결합 에너지를 제공하기 때문에 이를 깨기 위해서는 많은 양의 에너지가 필요하기 때문입니다.
단원자 질소는 원자가 전자가 5개만 있고 보다 안정적인 구성을 달성하기 위해 전자를 얻거나 잃으려고 하기 때문에 반응성이 매우 높습니다.
결과적으로, 단원자 질소는 산화질소(NOx)나 암모니아(NH3)와 같이 반응성이 매우 높은 화합물에서 종종 발견됩니다.
질소 원자는 어떻게 결합하여 이원자 분자를 형성합니까?
결합은 두 개의 질소 원자의 가장 바깥쪽 원자 궤도의 중첩을 통해 발생합니다. 각 질소 원자는 2p 하위 껍질에 5개의 원자가 전자를 가지고 있습니다.
원자가 서로 접근하면 각 원자의 2p 오비탈이 겹쳐서 3개의 분자 오비탈(하나의 결합 오비탈과 두 개의 반결합 오비탈)을 형성합니다.
두 개의 결합 방지 오비탈은 두 개의 2p 오비탈의 상쇄 간섭으로 인해 발생합니다. 이 궤도는 원래 원자 궤도보다 에너지가 높기 때문에 안정성이 떨어집니다.
생성된 N2 분자는 하나의 시그마 결합과 두 개의 파이 결합으로 구성된 삼중 결합을 갖습니다. 삼중결합은 매우 강해서 끊어지려면 많은 양의 에너지가 필요합니다.
이러한 안정성으로 인해 질소 가스는 반응성이 매우 낮은 물질이므로 불활성 가스로 자주 사용됩니다.
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