Амоніак, його добування, властивості. 
Солі амонію

Тема. Амоніак, його добування, властивості. Солі амонію.

1.Властивості амоніаку.

Амоніак — безбарвний газ з різким запахом. При температурі, нижчій за — 33,4ОС, він переходить у рідкий стан.

Маса 1 л амоніаку за нормальних умов дорівнює 0,77 г.

При охолодженні до 33,4ОС амоніак під звичайним тиском перетворюється у прозору рідину, що твердне при — 77,8ОС.

Структурна формула амоніаку.

$$\begin{array}{cc}& \begin{array}{c}\underset{}{}\\ \\ \stackrel{}{}\end{array}\end{array}$$ $$$$ $$\begin{array}{cc}H-& \begin{array}{c}\underset{|}{H}\\ N\\ \stackrel{|}{H}\end{array}\end{array}$$.

2.У лабораторії амоніак добувають, нагріваючи амоній хлорид гашеним вапном.

2NH4Cl+Ca (OH)2=CaCl2+H2O+2NH3 $$^$$.

Амоніак, що утворився висушують СаО.

Амоніак добре розчинний у воді: 1:700.

Розчинність амоніаку у воді зумовлена утворенням водневим зв’язків між їхніми молекулами:

$$H_{3}N\mathrm{:}+H-\begin{array}{c}\\ \underset{|}{O}\\ H\end{array}->H_3$$ $$N\text{.}\text{.}\text{.}H-\begin{array}{c}\\ \underset{|}{O}\\ H\end{array}$$.

Для амоніаку характерні реакції приєднання і окислення.

1.Взаємодіє з водою і утворює гідрати NH3. H2O, 2NH3. Н2:

NH3+H2O=NH4OH.

Лужна реакція розчину амоніаку наявністю $${\text{OH}}^{-}$$. Водний розчин NH3 — амоній гідроксид (слабка основа). Фенолфталеїн — малинове забарвлення, розчин NH3 10% нашатирний спирт.

2. Взаємодія з кислотами.

Утворюються солі амонію:

NH3+HCl=NH4Cl- 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4.

3.Відновні властивості (при нагріванні).

а) згорає у кисні:

4NH3+3О2=2N2+6Н2О;

б)каталітичне окислення:

4NH3+5О2=4NО+6Н2О;

в)реагує з окислювачами:

4H3N +3Br2=6НBr+3N2- 2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O.

3.Солі амонію.

Солі амонію складаються з катіона амонію та аніана кислоти.

Солі амонію добувають при взаємодії амоніаку або амоній гідроксид з кислотами:

NH3+NHО3=NH4NО3;

2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4;

NH4OH+HNO3=NH4NO3+H2O.

У катіоні NH $${}_4^{+}$$ $$$$ є чотири ковалентні зв’язки:

$$\begin{array}{ccc}H& \begin{array}{c}H\\ N\\ H\end{array}& \mathrm{:}+H^{+}\end{array}->{\left[\begin{array}{ccc}H& \begin{array}{c}H\\ N\\ H\end{array}& H\end{array}\right]}^{+}$$.

донор акцептор Солі амонію виявляють загальні властивості солей:

1. 1)взаємодіють з лугами:

NH4Cl+NaOH=NaCl+NH4OH (NH3 $$^$$ +H2O).

1. 2)взаємодіють з кислотами:

2NH4Cl+H3SO4=(NH4)2SO4+2HCl $$^$$.

1. 3)взаємодіють із солями:

(NH4)2SO4+BaCl2=2NH4Cl+BaSO4 $$V$$.

Всі амонійні солі добре розчиняються у воді. У водних розчинах солі добре гідролізують.

NH $${}_4^{+}$$ +H2O=NH4OН+H+.

Якісна реакція на NH $${}_4^{+}$$.

1) взаємодія з лугами:

NH $${}_4^{+}$$ +ОН-=NH3 $$^$$ +H2O.

Реакцію проводять: у пробірку з сіллю або розчином, що аналізують, вводить розчин лугу і суміш обережно нагрівають. При наявності NH $${}_4^{+}$$ виділяється амоніак.

Добування амоніаку в промисловості.

У промисловості амоніак синтезують з простих речовин Н2 і N2. Реакція азоту з воднем екзотермічна, вона відбувається із виділенням теплоти. Тому для зміщення рівноваги в оборотній системі слід зменшувати температуру. Таке зменшення допускається до 450оС, при нижчій температурі швидкість реакції дуже мала. Рівновага в системі зміщується в бік утворення амоніаку при підвищенні тиску, тому процес проводять при тиску 30Мпа.

Для збільшення швидкості реакції у виробництві амоніаку використовують каталізатори — залізо з добавками алюміній і калій оксидів.

Суміш азоту і водню за допомогою компресора стискується до необхідного тиску. Потім вона очищується, проходячи у контактний апарат, де знаходиться каталізатор. З контактного апарату виходить газова суміш, газів N2 і Н2, що не прореагували. Амоніак легко виділяється з суміші: він зріджується значно легше ніж азот і водень, що не прореагували. Рідкий амоніак добувають у холодильнику і збирають у збірнику.

1 — компресор- 2 — фільтр- 3 — контактний апарат- 4 — холодильник- 5 — збірник.

Застосування.

Значну частину NH3 переробляють на НNO3 і її солі. Амоніак застосують у виробництві соди. Рідкий амоніак, його водний розчин, солі амонію (NH4 NO3, (NH4)2 НРО4, NH4PO4 (NH4)2SO4) використовують як азотні добрива. Рідкий амоніак застосовують як розчинник: у ньому може бути розчинено багато речовин, у тому числі деякі Ме (Na, K). Водневу сполуку азоту N2H4 (гідразин) використовують у хімічних джерелах електричного струму (відновник).

Водний розчин амоніаку (10%) — нашатирний спирт — застосовують у медицині.