Enlace en el anión nitrato

Question

Hola, estaba estudiando el enlace químico y me encontré con un problema que se expone a continuación.

Cuando hablamos de ${NO_3}^-$ su estructura es la siguiente Pero lo que no entiendo es que en dos de los átomos de O hay tres pares solitarios(ie: $6 e^-$ ) pero como sabemos por O's $e^-$ config. (que es $1s^2 2s^2 2p^4$ ) hay dos $e^-$ que participarán en el enlace ya que no hay orbitales vacantes para $e^- $ Ahora bien, si en este átomo de O sólo hay un enlace sigma, entonces técnicamente nos quedamos con $5e^-$ y no $6e^-$ que se muestra en la figura.

Del mismo modo, en el átomo de N (cuyo $e^-$ es $1s^2 2s^2 2p^3$ ) no tiene ningún otro orbital libre para excitar su $e^-$ Demostrando así que sólo puede hacer 3 enlaces, ¿por qué hace 4 enlaces (1 pi y 3 sigma)?

Answer 1

El problema radica en el recuento de electrones. Cada enlace contiene 2 electrones y el par se cuenta dos veces, una por estar alrededor de cada átomo del enlace. Y no hay que olvidar el electrón extra para formar el ion.

Los + y - son desde el punto de vista del núcleo del átomo: por ejemplo, considere que el nitrógeno comparte 2 electrones con el oxígeno de la derecha, que cede 2 al oxígeno de arriba y que cede 1 al oxígeno de la izquierda. El otro electrón en ese enlace es el que hace que el anión sea globalmente negativo.

Entonces el nitrógeno gana su octeto de 8 electrones, pero formalmente sólo comparte el 50% de esos electrones, así que empezó con 5 pero sólo controla 4 - ahora tiene carga positiva. El oxígeno de la derecha comparte, por lo que no tiene carga. El oxígeno superior obtuvo 2 del nitrógeno, por lo que es negativo, y el oxígeno izquierdo obtuvo 1 del nitrógeno y uno del metal del que es la parte aniónica. Y luego, dibuja los otros dos diagramas que tienen el "oxígeno neutro" en las otras posiciones, súmalos todos y sácales la media. Entonces cada oxígeno acaba con 2/3 de carga negativa (pero el nitrógeno sigue siendo +1), mientras que el anión es -1 y plano.

Answer 2

Creo que no hay que tener en cuenta la teoría orbital en todos sus detalles, sólo complica demasiado las cosas. Tienes nitrato que es muy estable y hay una razón para ello.

En un estado no oxidado tiene 6 electrones de valencia (orbitales s y p externos) para el oxígeno. El oxígeno tiene una electronegatividad mayor que el nitrógeno, por lo que toma un electrón y se reduce a -1 para tener un orbital p lleno (8 electrones de valencia). El otro oxígeno toma 2 electrones y no es necesario cambiar el estado de oxidación. El nitrógeno oxidado (+1) es más estable debido al orbital p semilleno (regla de Hund). Los enlaces Pi sólo se realizan entre orbitales p-p y, por lo tanto, sólo pueden existir en el enlace doble porque el enlace s-p es preferido (1 solapamiento) y más estable.