Frage von Daniel12345jjj, 195

Reaktionsgleichung von N2O?

Hallo, ich möchte gerne wissen warum Lachgas die Formel N2O hat. 2 N2 + O2 ---> 2 N2O - warum? Stickstoff ist ja III-Wertig und Sauerstoff II-Wertig. Dann müsste die Formel ja eigentlich N2O3 heißen ... oder spielt der Fakt damit zusammen das Beide Gase Elementar als Molekül vorliegen?

Es gibt ja auch wie oben gesagt bspw. Distickstofftrioxid oder tetroxid.

Bitte, wenn möglich, genau beschreiben worauf man da achten muss. Danke!

Antwort
von ThomasJNewton, 128

Die Verbindungen zwischen N und O sind alle irgendwie instabil und merkwürdig.

Instabil bedeutet, dass sie unter Energieabgabe in N₂ und O₂ zerfallen (können).
Nitrate z.B. sind in Sprengstoffen, und mit N₂O erreicht man hohere Temperaturen als mit Sauerstoff.

Auch das Konzept der Wertigkeit stößt da ein bisschen an die Grenzen. Und besser ist sowieso die Oxidationszahl, denn die unterscheidet zwischen (formal) abgegebenen und aufgenommenen Elektronen.
N kann OZ von -III bis +V erreichen (auch in der Natur, bei Ammoniak oder Nitrat).
O kommt von -II (Normalfall) bis +II (mit Fluor z.B).vor.

Aber N und O sind sich einfach zu ähnlich (im PSE Nachbarn), als dass O dem N Elektronen entreißen könnte. N hat ja etwa dieselbe Elektronegativität wie Chlor.
Deswegen explodiert die Luft nicht, weil N sich nicht vom O oxidieren lässt. Verbindungen bilden sich nur, wenn Energie einwirkt, z.B. bei Blitzen. Da entstehen N- und O-Atome, die wesentlich aggressiver sind als die Moleküle.
Da bilden sich dann NO oder NO₂. Und NO reagiert auch mit O-Molekülen zu NO₂. Irgendwamm bildet sich dann (bei Nebel?) Salpetersäure, Saurer Regen.

Hinzu kommt das Problem, das N gerne in undgeraden OZ auftritt, O in geraden. "Sauber" (vom Standpunkt des orgnungsliebenden Chemikers) wären also N₂O₃ und N₂O₅. Die sind aber recht groß, und da die Bindungen zwischen N und O recht schwach sind, zerfallen sie leicht.
N₂O₃ stellt man z.B. dadurch her, dass gleiche Mengen NO oder NO₂ mischt. In die Ausgangsstoffe zerfällt es auch leicht wieder.

Aber zum N₂O, dem Lachgas. Das entsteht m.W. nicht so sehr bei Blitzen, sondern aus stickstoffhaltigen organischen Verbindungen, wo die N-N-Bindung schon vorgegeben ist. Gern in Bakterien.

Und die Bindung ist nicht so seltsam, wie du denkst.
Nimm einfach mal Kohlendioxid, O=C=O, ein recht stabiles und verbreitetes Molekül.
Das kann man auch, wie von Thogepi angesprochen, durch Grenzformeln darstellen: O≡C-O <-> O-C≡O. DIe Wahrheit irgendwo dazwischen.

Und jetzt nimm im Geiste ein Proton aus dem linken O und schiebe es in den C-Kern - so werden beide zu N-Kernen. Die Elektronen lasen sich dadurch nicht all zu sehr stören.

Du kannst nach wie vor N=N=O schreiben, und N≡N-O, nur N-N≡O ist unterrepräsentiert, weil das eine positive Ladung am O bedeuten würde, und O zieht ja Elektronen an.

Langer Rede kurzer Sinn, man bezeichnet die Verbindungen Kohledioxid und Lachgas auch als "isoelektronisch", weil sie dieselbe Elektronenanordnung haben.
Dasselbe gilt übrigens auch in vielen anderen Fällen, N≡N und C≡O ist ein anderes Beispiel.
Schau dir mal die physikalischen EIgenschaften der Paare an, die sich sich recht ähnlich, weil der Aufbau eben gleich ist.

Ich hoffe, du bist einigermaßen mitgekommen, aber einfacher kann ich's nicht, wenn ich korrekt bleibe.

Antwort
von Thogepi, 132

Wie du unten sehen kannst, weist Lachgas Mesomerie auf, und ist so besonders stabil (mesomeriestabilisiert). Diese kann nicht komplett anhand der Valenzstrichformeln dargestellt werden. Die "Wahrheit liegt irgendwo zwischen diesen Formeln, und die Elektronen sind "delokalisiert", also an keinen festen Stellen. Das liegt vorallem an den konjugierten Mehrfachbindungen.

MfG

Antwort
von cg1967, 86

Lies dir bitte https://de.wikipedia.org/wiki/Stickoxide einschließlich der Links zu den einzelnen Stickoxiden durch. Falls dann noch Fragen offenbleiben frag wieder nach.

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