Аммиак.


Азот образует несколько соединений с водородом; из них наибольшее значение имеет аммиак бесцветный газ с характерным резким запахом (запах «нашатырного спирта»).

В лаборатории аммиак обычно получают, нагревая хлорид аммония с гашеной известью Ca(OH). Реакция выражается уравнением

2NHCI+Ca(OH)=CaCI+2HO+2NH

Выделяющийся аммиак содержит пары воды. Для осушения его пропускают через натронную известь (смесь извести с едким натром).

Масса аммиака при нормальных условиях равна 0,77г. Поскольку этот газ значительно легче воздуха, то его можно собирать в перевернутое вверх дном сосуды.

При охлаждении до -33,5˚С аммиак под обычным давлением превращается в прозрачную жидкость, затвердевающую при -77,8˚С.

Аммиак очень хорошо растворим в воде: 1 объем воды растворяет при комнатной температуре около 700 объёмов аммиака. Концентрированный раствор содержит 25% NH и имеет плотность 0,91 г⁄см³. Раствор аммиака в воде иногда называют нашатырным спиртом. Обычный медицинский нашатырный спирт содержит 10% NH. С повышением температуры растворимость аммиака уменьшается, поэтому он выделяется при нагревании из концентрированного раствора, чем иногда пользуются в лабораториях для получения небольших количеств газообразного аммиака.

При низкой температуре из раствора аммиака может быть выделен кристаллогидрат NH·НО, плавящийся при -79˚С. Известен также кристаллогидрат состава 2NH·HO. В этих гидратах молекулы воды и аммиака соединены между собой водородными связями.

В химическом отношении аммиак довольно активен; он вступает во взаимодействие со многими веществами. В аммиаке азот имеет самую низкую степень окисления (-3). Поэтому в реакции, связанные с дальнейшим понижением степени окисления азота, аммиак вступает: он обладает только восстановительными свойствами. Если пропускать ток NH по трубке, вставленной в другую широкую трубку, по которой проходит кислород, то аммиак можно легко зажечь; он горит белымбелым, зеленоватым пламенем. При горении аммиака образуется вода и свободный азот:

4NH+3O=6HO+2N

При других условиях аммиак может окисляться до окисления NO.

В отличии от водородных соединений неметаллов VI и VII групп, аммиак не обладает кислотными свойствами. Однако атомы водорода в его молекуле могут замещаться атомами металлов. При полном замещении водорода металлов образуются соединения, называемые нитридами. Некоторые из них, например нитриды кальция и магния, получаются путем непосредственного соединения азота с металлами при высокой температуре:

3Mg+N=MgN

Многие нитриды полностью гидролизуются водой с образованием аммиака и гидроксида металла. Например:

MgN+6HO=3Mg(OH)+2NH

При замещении в молекулах аммиака только одного атома водорода металлами образуется амиды металлов. Так, пропуская аммиак над расплавленным натрием, можно получить амид натрия NaNH в виде бесцветных кристаллов:

2NH+2Na=2NaNH+H

Вода разлагает амид натрия:

2NaNH+HO=NaOH+NH

Обладая сильными основными и водоотнимающими свойствами, амид натрия нашел применение при некоторых органических синтезах, например, в производстве такого важного красителя, как индиго, и некоторых лекарственных препаратов.

Водород в аммиаке может замещаться также галогенами. Так, при действии нитрид хлора, или хлористый азот, NCI

NHCI+3CI=NCI+4HC

в виде тяжелой маслянистой взрывчатой жидкости.

Подобными же свойствами обладают нитрит иода (иодистый азот), образующий в виде черного, нерастворимого в виде порошка при действии иода на аммиак. Во влажном состоянии он безопасен, но высушенный взрывает от малейшего прикосновения; при этом выделяется пары иода фиолетового цвета.

Атом азота в молекуле аммиака связан тремя ковалентными связями с атомами водорода и сохраняет при этом электронную пару:

H

H:N:

H

Выступая в качестве донора электронной пары, атом азота может участвовать в образовании по донорно-акцепторному способу четвертой ковалентной связи с другими атомами или ионами, обладающими электронно-акцепторными свойствами. Этим объясняется чрезвычайно характерная для аммиака способность вступать в реакцию присоединения.

Взаимодействие аммиака с водой тоже приводит к образованию не только гидратов аммиака, но частично и иона аммония:

NH+HO↔NH+OHֿ

В результате концентрации ионов OHֿ в растворе возрастает. Именно поэтому водные растворы аммиака обладает щелочной реакцией. Однако по установившейся традиции водный раствор аммиака обычно обозначают формулой NHOH и называют гидроокись аммония, а щелочную реакцию этого раствора рассматривают как результат диссоциации молекул NHOH.

При нагревании раствора аммиак улетучивается, в чем не трудно убедится по запаху. Таким образом, присутствие любой аммонийной соли в растворе можно обнаружить, нагревая раствор со щелочью.

Соли аммония термически неустойчивы. При нагревании они разлагаются. Это разложение может происходить обратимо или необратимо. Например, при нагревании хлорид аммония как бы возгоняется разлагается на аммиак и хлорид водород, которые на холодных частях сосуда вновь соединяются в хлорид аммония: NH↔NH+HCI

При обратимом распаде солей аммония, образованных нелетучими кислотами, улетучивается только аммиак. Однако продукты разложения аммиак и кислота, - будучи смешаны, вновь соединяются друг с другом. Примерами могут служить реакция распада сульфата аммония (NH)SO или фосфата аммония (NH)PO.

Соли аммония, анион которых проявляет окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой ион аммония окисляется, а анион восстанавливается. Примерами могут служить распад NHNO или разложение нитрата аммония:

NHNO=NO↑+2HO

Аммиак и соли аммония находят широкое применение. Как уже говорила, аммиак даже при невысоком давлении (7-8атм) легко превращается в жидкость. Поскольку при испарения жидкого аммиака поглощается большое количество теплоты (327кал\г), то жидкий аммиак используются в различных холодных устройствах.

Водные растворы аммиака применяются в химических лабораториях и производствах как слабое основание; их используют так же в медицине и в быту. Но большая часть получаемого в промышленности аммиака идет на приготовление азотной кислоты, а также других азотсодержащих веществ. К важнейшим из них относятся азотные удобрения, прежде всего сульфат и нитрат аммония и карбамид.

Сульфат аммония (NH)SO служит хорошим удобрением и производится в больших количествах.

Нитрат аммония NHNO тоже применяется в качестве удобрения; процентное содержание усвояемого азота в этой соли выше, чем в других нитратах или солях аммония. Кроме того, нитрат аммония образует взрывчатые смеси с горючими веществами (аммоналы) и применяются для взрывных работ.

Хлорид аммония, или нашатырь, NHCI применяется в красильном деле, в ситцепечатанье, при паянии, а также в гальванических элементах. Применение хлорида аммония при паянии основано на том, что он способствует удалению с поверхностей оксидных пленок, благодаря чему припой хорошо пристает к металлу. При соприкосновении сильно нагретого металла, с хлоридом аммония оксиды, находящиеся на поверхности металла, либо восстанавливаются, либо переходят в хлориды. Последствие, будучи более летучи, чем оксиды, удаляются с поверхности металла. Для случая меди и железа основные происходящие при этом процессы можно выразить такими уравнениями:






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.