Waarom is stikstof diatomisch? (+ 3 verrassende feiten om te weten)

Stikstof is een diatomisch molecuul, wat betekent dat het bestaat uit twee stikstofatomen die chemisch aan elkaar zijn gebonden. De chemische formule is _N2 .

Nou, dat was maar een simpel antwoord. Maar er zijn nog een paar dingen die u over dit onderwerp moet weten, waardoor uw concept heel duidelijk wordt.

Dus laten we er meteen mee aan de slag gaan.

Uitleg: Waarom is stikstof een diatomisch molecuul?

Stikstof (N2) is een diatomisch molecuul omdat het een zeer sterke drievoudige binding heeft tussen de twee stikstofatomen. Deze binding wordt gevormd door het delen van zes elektronen tussen de twee atomen, waardoor het molecuul een zeer hoge bindingsenergie en stabiliteit krijgt.

De elektronische configuratie van stikstof (atoomnummer 7) is 1s ² 2s ² 2p ³ , met vijf valentie-elektronen in de buitenste schil. Om een stabiele configuratie te verkrijgen moet stikstof drie elektronen winnen of vijf verliezen, wat energetisch ongunstig is.

Door elektronen te delen met een ander stikstofatoom kunnen de twee atomen echter een stabiele configuratie bereiken met acht valentie-elektronen (de octetregel). Dit delen resulteert in een drievoudige binding tussen de twee stikstofatomen, de sterkste binding die in elk diatomisch molecuul wordt aangetroffen.

De drievoudige binding tussen stikstofatomen is zeer stabiel en vereist een grote hoeveelheid energie om deze te verbreken. Deze stabiliteit verklaart waarom stikstofgas zeer onreactief is en vaak wordt gebruikt als inert gas in industriële toepassingen.

Bestaat mono-atomaire stikstof?

Ja, mono-atomaire stikstof, geschreven als N, bestaat, maar is zeldzaam en zeer reactief. Het ontstaat wanneer stikstofgas (N2) wordt blootgesteld aan zeer hoge temperaturen, zoals tijdens blikseminslagen, kernexplosies of plasma’s met hoge temperaturen.

Bij kamertemperatuur en druk bestaat de overgrote meerderheid van stikstof echter als N2-moleculen, die veel stabieler zijn dan mono-atomaire stikstof.

Dit komt omdat de drievoudige binding tussen de stikstofatomen in N2 een zeer hoge bindingsenergie oplevert, waarvoor een grote hoeveelheid energie nodig is om te verbreken.

Monatomische stikstof is zeer reactief omdat het slechts vijf valentie-elektronen heeft en probeert een elektron te winnen of te verliezen om een stabielere configuratie te bereiken.

Als gevolg hiervan wordt mono-atomaire stikstof vaak aangetroffen in zeer reactieve verbindingen, zoals stikstofoxiden (NOx) of ammoniak (NH3).

Hoe binden stikstofatomen zich om een diatomisch molecuul te vormen?

Stikstofatomen binden zich en vormen een diatomisch molecuul via een covalente binding. De twee stikstofatomen delen elektronen om een sterke drievoudige binding te vormen, die de atomen bij elkaar houdt in het tweeatomige molecuul, stikstofgas (N2).

Binding vindt plaats door de overlap van de buitenste atomaire orbitalen van de twee stikstofatomen. Elk stikstofatoom heeft vijf valentie-elektronen, gelegen in de 2p-subshell.

Wanneer atomen elkaar naderen, overlappen de 2p-orbitalen van elk atoom elkaar en vormen drie moleculaire orbitalen: één bindende orbitaal en twee anti-bindende orbitalen.

De bindende orbitaal is het resultaat van de constructieve interferentie van de twee 2p-orbitalen, waardoor de twee atomen een elektronenpaar kunnen delen en een covalente binding kunnen vormen. Deze bindingsorbitaal heeft een lagere energie dan de oorspronkelijke atoomorbitalen en is daarom stabieler.

De twee antibindende orbitalen zijn het resultaat van de destructieve interferentie van de twee 2p-orbitalen. Deze orbitalen hebben een hogere energie dan de oorspronkelijke atoomorbitalen en zijn daarom minder stabiel.

Het resulterende N2-molecuul heeft een drievoudige binding, bestaande uit één sigma-binding en twee pi-bindingen. De drievoudige binding is erg sterk en vereist een grote hoeveelheid energie om te breken.

Deze stabiliteit maakt stikstofgas tot een zeer onreactieve stof en wordt daarom vaak als inert gas gebruikt.

Verder lezen

Waarom is fluor diatomisch?
Waarom is broom diatomisch?
Waarom is zuurstof diatomisch?
Is zwavel diatomisch?
Waarom is jodium diatomisch?