Аммиак. Соли аммония. Амиды металлов

Аммиак. Соли аммония. Амиды металлов
Автор: SergeiMegan
02.06.2008 15:53 - Обновлено 30.06.2008 15:15
Аммиак. Соли аммония. Амиды металлов
Азот образует с водородом несколько соединений, из которых важнейшим является
аммиак. Аммиак — одно из соединений, важность которого для неорганической и
органической химии чрезвычайно велика. Подавляющая часть азотсодержащих
соединений получается при участии аммиака. Благодаря способности отдельных видов
бактерий и, вероятно, растений превращать азот воздуха в аммиак, на Земле появилась
существующая форма жизни.
Электронная формула молекулы аммиака такова:
Из четырех электронных пар при азоте три общие (связывающие) и одна неподеленная
(несвязывающая). В образовании молекулы NH3 участвуют три неспаренных р-электрона
атома азота, электронные орбитали которых взаимно перпендикулярны, и 1s-электроны
трех атомов водорода. Связи располагаются вдоль трех осей р-орбиталей (см. рис. 20).
Молекула имеет форму правильной пирамиды: в углах треугольника находятся атомы
водорода, в вершине пирамиды — атом азота. Угол между связями H—N—H=107,3°.
Химическая связь N—Н полярная:
положительный заряд сосредоточен на атоме азота. Вследствие этого между
молекулами аммиака образуется водородная связь, что можно изобразить так:
Благодаря водородным связям аммиак имеет сравнительно высокие температуры
плавления и кипения, а также высокую теплоту испарения, он легко сжижается.
1/3
Аммиак. Соли аммония. Амиды металлов
Автор: SergeiMegan
02.06.2008 15:53 - Обновлено 30.06.2008 15:15
Получение
1. В промышленности аммиак получают прямым синтезом из азота и водорода:
Для протекания реакции наиболее оптимальными условиями являются наличие
катализатора, температуры 500°С и давления 2,9•104 кПа.
Реакция экзотермична, поэтому согласно принципу Ле Шателье равновесие будет
смещено вправо тем больше, чем ниже температура. Однако при низких температурах
теряет активность катализатор и скорость реакции очень мала. В качестве
катализатора используется пористое железо, содержащее в виде добавок оксиды
алюминия, калия, кальция, кремния. Реакцию ведут при температуре около 500°С,
компенсируя вызываемый сдвиг равновесия влево повышением давления.
Промышленные установки синтеза аммиака работают с использованием принципа
циркуляции: после реакции смесь газов охлаждается, содержащийся в ней аммиак
конденсируется и отделяется, а непрореагировавшие азот и водород смешиваются со
свежей порцией газов, снова подаются в колонну синтеза и т.д. Удаление аммиака из
равновесной смеси сдвигает равновесие реакции вправо.
2. В лабораторных условиях аммиак получают нагреванием солей аммония с щелочами:
2NH4Cl+Са(ОН)2=СаСl2+2NH3+2Н2O
Эта реакция основана на смещении равновесия взаимодействия аммиака с водой при
добавлении гидроксид-ионов:
NH+4+ОН-=NH3+Н2О
Физические свойства
Аммиак — бесцветный ядовитый газ с характерным удушливым запахом. Почти в два
раза легче воздуха. При увеличении давления или при охлаждении он легко сжижается
в бесцветную жидкость (tкип=-33,4°С). Очень хорошо растворим в воде (в 1 л воды при
0°С растворяется до 1000 л NH3). Раствор аммиака, [содержащий 25% NH3, называется
нашатырным спиртом.
Химические свойства
1 . Так как степень окисления азота в аммиаке -3, то он является восстановителем и
может легко окисляться до N2 или N+2 .
а) галогены обычно окисляют аммиак до свободного азота:
2/3
Аммиак. Соли аммония. Амиды металлов
Автор: SergeiMegan
02.06.2008 15:53 - Обновлено 30.06.2008 15:15
б)аммиак
в реакция
смеси
с кислородом
зеленовато-желтым
пламенем:
4N-3H3+3O02=6Н2О-2+N02
в)
катализатора,
если
взаимодействие
то окисление
саммиак
кислородом
NH3 горит
сопровождается
протекает
при
образованием
высокой
температуре
оксида
азота
в присутствии
(II):
4N-3H3+5O02=6Н2O-2+4N+2O
кислоты.
Эта
имеет
практическое
значение,
т.к. используется
для
получения
азотной
г)
энергично
восстанавливает
некоторые
металлы
из
их
оксидов:
2.
присоединения
в
В
молекуле
аммиака
ксолей:
катион
молекуле
неподеленная
протона
по
электронная
донорно-акцепторному
пара
азота
создает
механизму,
превращая
для
ее
:NH3
+H+[NH4]+
В
механизму
образовавшемся
аммиак
реагирует
катионе
положительный
с кислотой,
водой.
заряд
распределен
равномерно.
По
этому
:NH3+Н2О[NH4]++ОНпо
донорно-акцепторному
аммония
четыре
ковалентные
связи,
из
одна
образована
Гидроксид-ионы
взаимодействии
Н2О,
соединенные
гидроксид-ионов
обуславливают
водородной
связью,
слабощелочную
ссолей,
ионами
т.е.
NH+4
реакция
(их
снова
протекает
реакцию
вссоли
обратном
аммиачной
молекулы
направлении:
NH3
воды.
При
NH3+Н2ОNH3•Н2ONH+4+ОНсмещено
водный
щелочную
аммиачной
раствор
в при
реакцию
сторону
воде
аммиака
большая
образования
объясняют
обозначают
часть
как
аммиака,
аммиака
результат
NH4OH
содержится
и
диссоциации:
называют
она
пахнет
вобразуются
виде
гидроксидом
аммиаком.
молекул
NH3,
аммония,
Тем
равновесие
не
менее
а и при
NH4OHNH+4+OH-NH4OH
относят
ксреде.
слабым
основаниям.
Газообразный
NH3+HCl=NH4Cl
аммиак
взаимодействует
ито
споэтому
кислотами,
образуя
аммония:
Эта
ион
водорода
протекает
кислоты,
образуя
иNH+4:
вмеханизму.
газовой
ион
аммония,
При
входящий
этом
кмало)
молекуле
в
состав
аммиака
соли.
присоединяется
3.
Получают
Соли
аммония
взаимодействии
аналогичны
соответствующим
аммиака
или
его
солям
водных
однозарядных
растворов
сних
кислотами:
ионов
металлов.
NH3+HNO3=NH4NO3
NH4OH+HNO3=NH4NO3+H2O
или
вреакция
ионной
форме:
NH3+Н+=NH+4
NH4OH+Н+=NH+4+Н2O
а)
кислот
Они
проявляют
ипри
других
свойства
т.е.
взаимодействуют
растворами
щелочей,
NH4Cl+NaOH=NaCl+Н2O+NH3
2NH4Cl(к)+H2SO4=(NH4)2SO4+2HCl
(NH4)2SO4+BaCl2=BaSO4+2NH4Cl
б)однозарядный
Все
аммонийные
соли
термически
неустойчивы:
однако
исходного
соль
вещества:
охлаждении
образована
выделяющиеся
летучей
кислотой,
газы
то
вновь
при
нагревании
взаимодействуют
идет
полное
с условия
образованием
разложение,
NH4Cl(тв)t
холодNH3(r)+НСl(р)
если
образована
нелетучей
происходит
частичное
разложение:
(NH4)2SO4=NH3+NH4HSO4
—
нагревании
чего
соли
разложение
аммония,
подвергаются
протекает
вобщие
которых
окислительно-восстановительным
анион
необратимо:
проявляет
выраженные
окислительные
изменениям,
вследствие
свойства,
N-3H4N+5O3
=влажной
N+12O+2Н2О
в)
солей
Аммонийные
аммония
имеют
соли
хорошо
кислую
реакцию:
в
воде.
Подвергаются
гидролизу.
Растворы
NH4++H2ONH3+H3O+
г)NH4NO2=N2+2Н2О
растворами
окрашивание
Качественной
щелочей
реакцией
при
красной
нагревании.
нарастворимы
ион
лакмусовой
аммония
При
этом
является
бумажки:
появляется
взаимодействие
запах
аммиака
солейи
аммония
синее с
NH4++OH-NH3+H2O
4.
За
счет
ионов
водорода
может
быть
окислителем.
При
водород
взаимодействии
и содержания
окисляется
жидкого
металл.
аммиака
Образуется
саммиак
металлическим
амид
натрия.
натрием
восстанавливается
Применение
Большоеаммиак
азотосодержащих
последующем
холодильном
количество
деле.
испарении
солей,
аммиака
смочевины,
поглощением
расходуется
соды
теплоты
по
для
аммиачному
получения
основано
методу.
азотной
его применение
На
кислоты,
легком
всжижении и
Жидкий
и его
водные
растворы
используют
как жидкие
азотные
удобрения.
3/3