Глава 5. Подгруппа азота и ее типичные представители

Аммиак

2. Реакции присоединения. Аммиак активно соединяется как с водой, так и с кислотами.

Демонстрационный опыт. Взаимодействие раствора аммиака с соляной кислотой. Смочим в концентрированных растворах соляной кислоты и аммиака две чистые стеклянные палочки и сблизим их. Выделяется белое облако дыма хлорида аммония.

При взаимодействии аммиака с соляной кислотой происходит реакция присоединения:

Аммиак взаимодействует и с другими кислотами.

Продуктами взаимодействия аммиака с кислотами являются соли аммония.

Проблема. За счет чего аммиак может вступать в реакции присоединения, если все валентные электроны использованы на образование связи, а атомы азота и водорода в его молекуле имеют устойчивые электронные конфигурации?

Лабораторный опыт. Изменение окраски индикатора в растворе аммиака. В пробирку с раствором аммиака прилейте несколько капель фенолфталеина. Раствор окрасился в малиновый цвет, что указывает на наличие в нем гидроксид-ионов ОН^-.

Откуда они взялись в растворе? По всей вероятности, вследствие отнятия от молекул воды ионов водорода Н⁺ молекулами аммиака.

Обратимся вновь к строению атома азота и молекулы аммиака.

Вспомните механизм образования иона гидроксония при растворении хлороводорода в воде (см. § 5). За счет неподеленной пары электронов атома азота молекулы аммиака устанавливают прочную ковалентную связь с ионом водорода молекулы воды по донорно-акцепторному механизму с образованием катиона аммония

В водном растворе ион аммония играет роль катиона, а гидроксид-ион воды создает щелочную среду.

Реакции аммиака с кислотами идут по такому же механизму, как и с Н₂O.

Задание. Напишите уравнения реакций аммиака с азотной и серной кислотами. Назовите продукты этих реакций.

Соли аммония. С многоосновными кислотами аммиак образует соли двух видов: кислые, например NH₄HSO₄ (гидросульфат аммония), и средние, например (NH₄)₂SO₄ (сульфат аммония).

Свойства солей аммония сходны со свойствами солей щелочных металлов, особенно солей калия и рубидия. Это белые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде (см. таблицу растворимости). Они сильные электролиты.

Твердые соли термически неустойчивы и при нагревании разлагаются. Если соль аммония образована летучей кислотой, то при нагревании выделяются кислота и аммиак, способные при охлаждении вновь образовать соль:

Вспомните процесс возгонки кристаллического иода. Чем этот процесс отличается от процесса разложения хлорида аммония?

В остальном соли аммония проявляют общие свойства класса солей.

Качественной реакцией для иона аммония является взаимодействие солей аммония с щелочами при нагревании:

Лабораторный опыт. Качественная реакция на ион аммония . В пробирку с раствором хлорида аммония прилейте раствор щелочи и подогрейте. Аммиак обнаруживается по запаху, а также по окрашиванию влажной лакмусовой бумажки, внесенной в верхнюю часть пробирки.

Применение аммиака и солей аммония. Большая часть аммиака используется для производства азотной кислоты и ее солей, соды, минеральных удобрений, содержащих азот. Жидкий аммиак применяют в холодильных установках. Нашатырный спирт применяют в медицине, а также в быту для выведения пятен в составе пятновыводящих смесей. Водные растворы аммиака применяют в химических лабораториях (рис. 33).

Применение аммиака

Широкое практическое применение находят и соли аммония. Нитрат аммония в смеси с сульфатом аммония используется как азотсодержащее удобрение. Нитрат аммония является компонентом при производстве взрывчатых веществ — аммоналов. Хлорид аммония (нашатырь¹) применяют при пайке металлов для очистки их поверхности (за счет хлороводорода, выделяющегося при разложении нашатыря), при их сварке, а кроме того — в сухих элементах (электрических батареях) в качестве электролита.

¹ Нашатырь — техническое название хлорида аммония. Не путайте с нашатырным спиртом.

Основные понятия

Способы получения аммиака • Свойства аммиака • Соли аммония • Катион аммония и механизм его образования • Качественная реакция на ион аммония

Вопросы и задания

1. Каково строение молекулы аммиака и как оно предопределяет его физические и химические свойства?

2. Изобразите схему образования иона аммония и объясните его механизм.

3. Как объяснить хорошую растворимость аммиака в воде? Какие процессы при этом происходят? Запишите уравнения реакций.

4. Как осуществить предложенные ниже превращения?

Напишите уравнения этих реакций и укажите их условия.

5. Смешали 10,7 г хлорида аммония с 6 г гидроксида кальция и смесь нагрели. Какой газ и в каком количестве по его массе и объему выделился (н. у.)?

6. Почему аммиак с кислотами реагирует активнее, чем с водой? Запишите уравнения этих реакций и раскройте их смысл.

7. Какие соли и в каком количестве образуются в растворе, содержащем 49 г серной кислоты, при поглощении им 16,8 л аммиака (н. у.)?

8. Установите взаимосвязь свойств и применения солей аммония.

9. В каком объеме воздуха содержится количество азота, достаточное для получения 2 м³ аммиака, если в реакцию с водородом вступает 20 % азота?

<<< К началу параграфа