Trattando la nomenclatura, argomento che affronto utilizzando i numeri di ossidazione, mi capita spesso di vedere studenti in difficoltà davanti alla miriade di composti in cui è presente questo elemento: l'azoto. Ho deciso quindi di riunire i composti dell'azoto in una brevissima esposizione (quindi né completa, né tantomeno definitiva), dal punto di vista dello stato di ossidazione, nella speranza che possa tornare utile.
L'azoto e alcuni suoi composti
L’azoto, numero atomico 7, è un gas inerte, appartenente al quinto gruppo A (secondo la vecchia nomenclatura) ora detto gruppo 15; la sua configurazione elettronica è [He] 2s2 2p3.
L’azoto è stato scoperto nel 1772 in maniera indipendente dal chimico svedese Carl Scheele e dal botanico scozzese Daniel Rutherford; fu però riconosciuto come elemento da Lavoisier, che gli diede il nome, il cui significato è “senza vita”, per rimarcarne la sua inerzia chimica. Per abbondanza è il quinto elemento presente nell’universo e rappresenta il 78% dell’atmosfera terrestre. Questo elemento forma tantissimi composti e la cosa strana è che, nonostante abbia bisogno di soli tre elettroni per raggiungere la configurazione elettronica stabile dell’ottetto, presenta tutti i numeri di ossidazione da -3 a +5. Vi riesce anche se appartiene al secondo periodo e quindi non possiede orbitali d, noti per la loro capacità di fornire agli elementi di transizione la possibilità di ospitare elettroni in più.
Nel cloruro di ammonio NH4Cl l’azoto stabilisce tre legami covalenti con altrettanti atomi di idrogeno, un legame dativo con un protone H+ ed un legame ionico con lo ione cloruro Cl-. In questo composto presenta numero di ossidazione -3, come nell’ammoniaca NH3.
L’azoto presenta il numero di ossidazione -3 anche nell’acido cianidrico, l’acido cianico, l’acido tiocianico e nei loro sali. L’acido cianidrico HCN, detto anche cianuro di idrogeno è un liquido basso bollente estremamente tossico. I sali dell’acido cianidrico sono i cianuri, che presentano l’anione CN-. L’acido cianico HOCN è molto instabile: i suoi sali sono i cianati, dove è presente lo ione OCN-. L’acido tiocianico HSCN è un acido forte, stabile in soluzioni diluite: i suoi sali si chiamano tiocianati o solfocianuri e presentano lo ione SCN-.
Nell’idrazina N2H4 l’azoto presenta numero di ossidazione -2; due atomi di azoto formano un legame covalente tra essi e due legami covalenti ciascuno con due atomi di idrogeno. Lo ione corrispondente (H2NNH3)+ si chiama ione idrazinio.
Nell’idrossilammina NH2OH l’azoto ha numero di ossidazione -1. Lo ione corrispondente (H3NOH)+ si chiama ione idrossilammonio.
Allo stato elementare, come tutti gli altri elementi, ha numero di ossidazione pari a zero ed è sotto forma di molecola biatomica N2 (tra i due atomi è presente un triplo legame).
Nell’acido azotidrico HN3 l’azoto presenta numero di ossidazione -1/3. L’acido azotidrico è un liquido basso bollente tossico ed esplosivo. Lo ione corrispondente, N3-, si chiama azoturo.
Con il numero di ossidazione +1 esiste l’ossido di diazoto N2O, un gas incolore detto anche ossido nitroso, protossido di azoto, ossidulo di azoto e gas esilarante. Il suo acido corrispondente, che però non si ottiene dalla reazione di N2O con acqua è l’acido iponitroso H2N2O2, composto solido, incolore e molto instabile. L’anione è l’iponitrito (N2O2)2-.
In NO, monossido di azoto o anche semplicemente ossido di azoto, l’azoto ha numero di ossidazione +2. L’ossido di azoto è un gas incolore e paramagnetico, che allo stato liquido o solido assume una colorazione blu e si comporta da sostanza diamagnetica. Non si conosce l’acido corrispondente.
Con numero di ossidazione +3 si conosce l’anidride nitrosa N2O3 (nella nomenclatura IUPAC si chiama triossido di diazoto), composto stabile solo allo stato solido, mentre allo stato gassoso si dissocia in NO e NO2. Il corrispondente ossoacido HNO2 si chiama acido nitroso nella nomenclatura tradizionale o acido diossonitrico(III) nella nomenclatura IUPAC. I sali dell’acido nitroso sono i nitriti, il cui anione è (NO2)-. Trattando i nitriti con acido solforico a freddo, si sposta l’acido nitroso che viene trasformato in ione nitrosile (NO)+, dove l’azoto ha sempre numero di ossidazione +3: la reazione conduce alla formazione di acido nitrosilsolforico HSNO5.
Con numero di ossidazione +4 l’azoto forma il diossido di azoto NO2 detto anche ipoazotide, gas rosso scuro molto reattivo che a basse temperature forma il dimero N2O4 (tetraossido di diazoto), più stabile e incolore, con cui si pone in equilibrio. Non esiste un acido corrispondente in cui l’azoto presenti il numero di ossidazione +4.
Infine con numero di ossidazione +5 abbiamo l’anidride nitrica N2O5 (nella nomenclatura IUPAC pentossido di diazoto) e il corrispondente ossoacido HNO3 (acido nitrico nella nomenclatura tradizionale o acido triossonitrico(V) nella nomenclatura IUPAC). L’acido nitrico è un acido forte e molto ossidante. I suoi sali sono i nitrati, il cui anione è (NO3)-.
Fonti
L. Malatesta - Chimica inorganica - seconda edizione - L'editrice scientifica - 1965 Milano
P. Silvestroni - Fondamenti di chimica - Libreria eredi Virgilio Veschi - 1968 Roma
