Будова молекули
Речовина має формулу NH 3 , атоми водню пов'язані з центральною часткою азоту ковалентными полярними зв'язками. Спільні електронні пари сильно зміщені до атома азоту, тому молекули являють собою диполі. Між ними виникають слабкі водневі зв'язки, які обумовлюють прекрасну розчинність сполуки у воді. Так, один її обсяг може поглинути до 700 частин NH 3 . Молярна маса аміаку становить 17 г/моль. Розчин речовини у воді називають " нашатирним спиртом або аміачною водою. Його застосовують у медицині при непритомних станах, так як вдихання парів речовини збуджує центри дихання в корі головного мозку.
Фізична характеристика
Газоподібний аміак майже вдвічі легший за повітря, не має кольору. При охолодженні до -334 або збільшенні тиску він швидко зріджується, переходячи в безбарвну рідку фазу. Газ легко розпізнають, так як запах аміаку специфічний і дуже різкий. З'єднання легко розчиняється у воді, утворюючи нашатирний спирт. При кип'ятінні молекули NH 3 швидко випаровуються. Аміак є токсичною речовиною, тому всі хімічні досліди з них вимагають проведення під витяжкою з великою обережністю. Вдихання парів газу викликає подразнення слизової оболонки органа зору, біль у шлунку і задишку.
Гідроксид амонію
У розчині аміачної води є три види часток: гідрат аміаку, аніони гідроксильних груп і катіони амонію NH 4 + . Присутність гідроксид-іонів надає розчину нашатирного спирту лужну реакцію. Її можна виявити за допомогою індикаторів, наприклад, безбарвного фенолфталеїну, який в аміачній воді стає малиновим. У процесі взаємодії гідроксильних аніонів з катіонами амонію знову утворюються частинки аміаку, молярна маса якого становить 17 г/моль, а також молекули води. При їх взаємодії між собою, частинки зв'язуються водневими зв'язками. Тому водний розчин речовини можна виразити формулою NH 4 OH, він отримав назва гідроксиду амонію. З'єднання виявляє слабкі лужні властивості.Особливості іона NH4+
Складний іон амонію формується з допомогою донорно-акцепторної механізму утворення ковалентного зв'язку. Атом азоту виступає в ролі донора і надає два своїх електрона, які стають спільними. Іон водню віддає вільну комірку, стаючи акцептором. У результаті з'єднання катіонів амонію і гідроксид-іонів з'являються молекули аміаку, запах якого відчувається відразу, і води. Рівновага реакції зміщується вліво. У багатьох речовинах частинки амонію аналогічні позитивних іонів одновалентних металів, наприклад, у формулах солей: NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 – хлориду і сульфате амонію.
Реакції з кислотами
Аміак вступає в реакції з багатьма неорганічними кислотами з утворенням відповідних солей амонію. Наприклад, в результаті взаємодії хлоридної кислоти і NH 3 отримаємо хлористий амоній:NH 3 + HCl = NH 4 Cl Це реакція приєднання. Солі амонію при нагріванні розкладаються, при цьому виділяється газоподібний аміак, температура кипіння якого становить -3334 °C. Вони також мають гарну розчинність у воді і здатні до гідролізу. Солі амонію при нагріванні розкладаються, при цьому виділяється газоподібний аміак. Вони також мають гарну розчинність у воді і здатні до гідролізу. Якщо сіль амонію утворена сильною кислотою, то розчин її має кислу реакцію. Вона обумовлена надмірною кількістю іонів водню, які можна виявити за допомогою індикатора – лакмус, який змінює свою фіолетову забарвлення на червоний.
Як вимірюється молярна маса
Якщо порція речовини містить 602x10 23 структурних одиниць: молекул, атомів або іонів, то мова йде про величину, яка називається числом Авогадро. Вона відповідає молярної маси, г/моль – це одиниця її виміру. Наприклад, в 17 грамах аміаку міститься число Авогадро молекул або 1 моль речовини, а в 85 грамах – 05 моль і т. д. Молярна маса – специфічна одиниця, що застосовується в хімії. Вона не рівнозначна фізичній масі. Існує ще одна одиниця вимірювання, яка використовується при хімічних розрахунках. Це маса 1 моля еквівалента аміаку. Вона дорівнює добутку молярної маси на фактор еквівалентності. Іменується молярної маси еквівалента аміаку і має розмірність - моль/л.
Хімічні властивості
Газоподібний аміак – пальне речовина. В атмосфері кисню або гарячого повітря він згоряє з утворенням вільного азоту і парів води. Якщо в реакції застосовувати каталізатор (платину або окис тривалентного хрому), то продукти процесу будуть іншими. Це - монооксид азоту і вода: NH3+O2->NO+H2O Цю реакцію називають каталітичним окисленням аміаку. Вона є окислювально-відновної, в ній аміак, молярна маса дорівнює 17 г/моль, виявляє сильні відновні властивості. Він здатний також реагувати з оксидом міді, відновлюючи його до вільної міді, газоподібного азоту і води. Газ може реагувати з концентрованою соляною кислотою і у відсутності води. Відомий досвід, який називають: дим без вогню. Одну скляну паличку занурюють у нашатирний спирт, а іншу – в концентровану хлоридну кислоту, потім їх зближують. Спостерігають появу білого диму, який виділяють утворюються дрібні кристали хлориду амонію. Такого ж ефекту можна добитися, якщо поставити пробірки з двома розчинами поруч. Рівняння аміаку з хлоридною кислотою було наведене нами вище.При сильному нагріванні молекули речовини розкладаються на вільний азот і водень: 2NH3 ? N2 + 3H2
Як розпізнати іон NH4+
Солі амонію реагують не тільки з кислотами, але й з лугами. У результаті виділяється газоподібний аміак, що легко визначають органом нюху. Це доводить, що дана сіль містить іон амонію. Більш точним показником того, що при взаємодії лугу і сульфату амонію виділяється катіон NH 4 + ,служить вологе універсальна лакмусовий папір. Вона змінює свій колір з червоного на синій.
Промисловий синтез аміаку
Газоподібне з'єднання добувають прямий реакцією з'єднання водню, отриманого конверсією з води, і азоту, виділеного з повітря. Процес є каталітичним (використовують металеве залізо, містить домішки оксидів калію та алюмінію). При цьому враховують той факт, що температура кипіння аміаку становить -334 °С. Екзотермічна реакція синтезу аміаку вимагає підвищення тиску в реагуючої газової суміші до 450 – 460 °С. Щоб підвищити практичний вихід продукту в оборотної реакції синтезу аміаку, регулюють чистоту реагентів, не допускають підвищення температури в колоні синтезу.