Zgodnie ze strukturą elektroniczną NO2 badaną przez fotoelektron i spektroskopię próżniowo-uv oraz obliczenia orbity Gaussa J. Chem. Phys. 53, 705 (1970):

Najwyższy orbital molekularny 4a_1 $ jest zajęty przez 1 niesparowany elektron.

Populacja elektronów na tej orbicie wynosi ( patrz tabela VI):

0,53 na atomie N (0,16 2s, 0,37 2pz)

0,24 na każdym atomie O (0,24 pz)

Doświadczalnie, Tlenki i tlenki niemetali. Część II CO02- i NO2 Towarzystwa Chemicznego (1962): 2873-2880 zbiera wartości podziału niesparowanej gęstości elektronowej pomiędzy orbitale atomowe N i O.

Najbardziej czysto eksperymentalne wartości to:

N 2s 0,094
N 2pz 0,364
N 2px 0,054
O 2pz 0,33

i

N 2s 0,103
N 2pz 0,471
O 2pz 0,33

(gdzie obydwa atomy O są zsumowane)

Tam jest obszernym omówieniem różnych struktur Lewisa NO2 z dimeryzacyjnego punktu widzenia (że przeciwległe elektrony spinowe powinny znajdować się na atomach tworzących wiązanie dimerowe), poczynając od strony 90, jeśli książka z 2015 roku Bonding in Electron-Rich Molecules : Quality Valence-Bond Approach via Increase-Valence Structures, a także w innych miejscach książki z punktu widzenia monomeru.

Ogólnie rzecz biorąc, teoretycznie i doświadczalnie jest jasne, że niesparowany elektron jest zdelokalizowany, mając znaczną gęstość zarówno na atomach N, jak i na dwóch atomach O. Błędem jest twierdzenie, że konkretna ze struktur Lewisa jest „poprawna”.

Dwutlenek azotu ma 17 elektronów walencyjnych i jest zgięty pod kątem 134 stopni i długości wiązania 0,119 nm. Eksperymenty z rezonansem spinowym elektronów umieszczają nieparzysty elektron na azocie na orbicie $ \ sigma $, a nie $ \ pi $. Zatem formalnie możemy uznać, że nieparzysty elektron znajduje się na orbitalu wiążącym sigma (o typie symetrii $ a_1 $ w $ \ ce {C_2v} $) typu orbitalu hybrydowego $ sp ^ 2 $. O ile chcesz użyć tego typu diagramów, eksperyment wskazałby, że pierwsza struktura jest najbardziej poprawna.

Jon $ \ ce {NO2 ^ +} $ jest liniowy, $ \ ce {NO2 } $ jest wygięty, podobnie jak $ \ ce {NO2 ^ -} $ z kątem 101 stopni. Aby zrozumieć te różnice, konieczne jest połączenie orbitali p na każdym atomie w celu utworzenia różnych orbitali $ \ pi $, a następnie rozważenie, jak te orbitale zmieniają energię, gdy cząsteczka się zgina. Wykonanie tego jest dość łatwe, ale ustalenie, co dzieje się z energią podczas zginania, jest trudniejsze. Jednak zostały one opracowane i możemy użyć do tego diagramów Walsha. Wszystko, co jest konieczne, to znać gatunki symetrii orbity i wypełnić orbitale elektronami.
(Aby to zrobić, jest to raczej nie na temat twojego pytania, ale mogę dodać zdjęcia, jeśli jesteś zainteresowany.)

Rysunki cząsteczek są jedynie reprezentacjami, które pomagają nam je zrozumieć, a nie samą cząsteczką. Więc oba zdjęcia, które tam masz, są poprawne; oba przyczyniają się do faktycznej struktury cząsteczki $ \ ce {NO2} $. Domyślam się, że WolframAlpha wybrał strukturę, którą zrobili, ponieważ jest to struktura najbardziej przyczyniająca się do faktycznej struktury cząsteczki, przy czym wszystkie ładunki formalne wynoszą 0, jak powiedział Nicolau, jest to najbardziej `` korzystna '' z możliwych konfiguracji być w środku.

Jądro $ ^ {16} \ ce {O} $ ma spin-0, a $ ^ {14} \ ce {N} $ jądro ma spin-1. Możesz zobaczyć rzeczywiste ważone ułamkowe czasy przebywania niesparowanego spinu za pomocą EPR. $ \ pi $ -bonding komplikuje widmo przez sprzęganie spinów.

$ \ ce {NO2} $ cząsteczki ulegają dimeryzacji, tworząc $ \ ce {N2O4}. $ $ \ ce {N} $ dodaje do siebie nieparzysty elektron w $ \ ce {N} $ span> atoms. Może to być mocną wskazówką, że pierwsza struktura $ \ ce {NO2} $ ma znaczący udział.