Otras carreras Entalpías de disociación para N2 y el anión N2-

[AtomicGirl]

¡Hola de nuevo!

Estoy tratando de hacer un ejercicio cuyo enunciado es el siguiente: "Las entalpías de disociación para N2 y (N2)- (anión) son 945 y 765 Kj/mol respectivamente. Justificar la diferencia".

He pensado que podía deberse al orden de enlace, pero al hacer las estructuras de Lewis (en que el caso de que las haya hecho correctamente), me ha salido que el orden de enlace es el mismo en ambos casos. ¿La diferencia de entalpía se debe al electrón extra quizás? ¿Es por la repulsión que ejerce?

¡Muchas gracias por adelantado!

[oscarmuinhos]

Re: Entalpías de disociación para N2 y el anión N2-

No he leído nada acerca del radical anión $N_2^-$. Pero de la estructura del Nitrógeno se puede adelantar lo siguiente:

El átomo de Nitrógeno tiene 5 electrones e su capa de valencia: $[He]2s^2 3p_x^1 3p_y^1 3p_z^1$

El Nitrógeno en la molécula de $N_2$ tiene todos sus orbitales ocupados: dando lugar los 3 electrones p a la formación de tres enlaces: 1 de simetría \sigma y 2 orbitales de simetría \pi.

Ese radical anión sólo podrá formarse, por tanto, frente a especies químicas que pierden muy fácilmente sus electrones, como los metales alcalinos y supongo que sucederá con el $N_2$ algo similar a lo que ocurre con el $H_2$ frente a los metales que catalizan las reacciones con Hidrógeno. Los electrones de enlace se deslocalizan para dar lugar a uniones metal-$H_2$. De forma parecida (supongo) ese electrón que cede el metal alcalino junto con dos de los electrones de un orbital $\pi$ se deslocalizan para dar lugar a dos uniones con el metal alcalino, una con cada átomo de nitrógeno, con lo cual uno de los enlaces $\pi$ de la molécula queda debilitado.


Podría ser algo así, entiendo yo.

[arivasm]

Re: Entalpías de disociación para N2 y el anión N2-

Y por qué no enfocarlo bajo esta perspectiva: el proceso de formación del anión a partir de la molécula de N2 libera 180 kJ/mol, que sería la afinidad electrónica del N2. Prescindiendo del 0 energético que aportan los electrones alojados en los orbitales sigma (enlazantes y antienlazantes) procedentes de los niveles 1s y 2s, en el N2 los OM con electrones son el sigma y los dos pi procedentes de los 2p, pero todos enlazantes (y que justifica un orden de enlace triple). En cambio, en el anión el nuevo electrón ya se alojaría en un orbital molecular antienlazante (yo diría que de tipo pi), 180 kJ/mol por encima del enlazante correspondiente.

Por cierto, el orden de enlace en el anión debe ser 2,5, de manera que me temo que la estructura de Lewis que menciona AtomicGirl no debe ser correcta. Es más, seguramente no es una molécula que se pueda describir con estructuras de Lewis.

Sólo es una idea. ¿Qué opináis?

[oscarmuinhos]

Re: Entalpías de disociación para N2 y el anión N2-

Efectivamente que se puede ver a partir de la configuración electrónica de la molécula de N2. Ese electrón debería colocarse en un orbital \pi antienlazante (porque los orbitales enlazantes ya están ocupados totalmente) con lo que resulta resultarían 6 electrones enlazantes - 1 electrón antienlazante = 5 electrones enlazantes y, por tanto, un orden de enlace 2,5.

En todo caso, mi explicación anterior completaría esta tuya: con la configuración electrónica de la especie química se explica que puede existir (con un orden de enlace 2,5), pero, como ese electrón que se ubica en un orbital antienlazante de más alta energía tiene que venir de algún lado, solo puede venir de un elemento químico con mucha facilidad para ceder ese electrón (elementos alcalinos en estado metálico), y, además, creo yo, sin que llegue a ser una especie iónica que podamos tener en disolución rodeada de moléculas de agua y separada del metal.
Logicamente esto tendría que ser confirmado...

[AtomicGirl]

Re: Entalpías de disociación para N2 y el anión N2-

Efectivamente, me había equivocado. De hecho, esta mañana he hecho el diagrama de orbitales moleculares para cada caso y el resultado ha sido que el orden de enlace del dinitrógeno es 3, mientras que el del anión el 2.5, tal y como decíais.

¡Muchas gracias por vuestro nuevo enfoque! Me había atascado en Lewis y no salía de ahí. No sé como no recurrí a los orbitales moleculares antes.