Аммоній — це іон донорно-акцепторної взаємодії

Навчання 02 липня 2022 Перегляди: 61

Аміак — газ, що володіє прекрасною розчинністю у воді: в одному її літрі можна розчинити до 700 літрів газоподібного з’єднання. У результаті утворюється не тільки гідрат аміаку, а й частинки гідроксильних груп, а також амоній. Це іон, що виникає внаслідок взаємодії молекул газу і протонів водню, які відщеплюються від води. У нашій статті ми розглянемо його властивості і застосування в промисловості, медицині та побуті.

Як утворюються частинки амонію

Один з найпоширеніших типів хімічного зв’язку, характерного як для неорганічних сполук, так і органічних речовин — це ковалентний зв’язок. Вона може утворюватися як шляхом перекривання електронних хмар, що мають протилежний вид обертання — спин, так і за допомогою донорно-акцепторного механізму. Таким чином утворюється амоній, формула якого NH₄ +. У цьому випадку хімічний зв’язок формується за допомогою вільної орбіталі одного атома і електронної хмари, що включає два електрони. Азот забезпечує іон власною парою негативних частинок, а протон водню має вільну 1s-орбіталь. У момент зближення двох електронна хмара азоту стає спільною для неї і атома H. Така структура носить назву молекулярної електронної хмари, в якій формується четвертий ковалентний зв’язок.

Донорно-акцепторний механізм

Частинка, що надає пару електронів, називається донором, а нейтральний атом, що віддає порожню електронну комірку — акцептором. Утворений зв’язок називають донорно-акцепторним або координаційним, не забуваючи, що він є приватним випадком класичного ковалентного зв’язку. В іоні амонію, формула якого NH₄ +, міститься чотири ковалентні зв’язки. З них три, що об’єднують атоми азоту і водню, є звичайним ковалентним видом, а остання — це координаційний зв’язок. Проте всі чотири види між собою абсолютно рівноцінні. Аналогічно йде взаємодія між молекулами води та іонами C^u2 +. У цьому випадку утворюється макромолекула кристалогідрату сульфату міді.

Солі амонію: властивості та отримання

У реакції приєднання, взаємодія іона водню і аміаку призводить до утворення іона NH₄ ⁺. Молекула NH₃ поводиться як акцептор, тому має виражені властивості основи. Реакція з неорганічними кислотами призводить до появи молекул солей: хлориду, сульфату, нітрату амонію.

NH₃ + HCl = NH₄Cl

Процес розчинення аміаку у воді також призводить до утворення іона амонію, отримання якого можна висловити рівнянням:

NH₃ + H₂O = NH₄⁺ + OH^—

Як наслідок, у водному розчині аміаку, ще званому гідроксидом амонію, зростає концентрація гідроксильних частинок. Це призводить до того, що реакція середовища стає лужною. Визначити її можна за допомогою індикатора — фенолфталеїну, який змінює своє забарвлення з безбарвного на малинове. Велика частина сполук має вигляд безбарвних кристалічних речовин, добре розчинних у воді. За багатьма своїми проявами вони нагадують солі активних металів: літію, натрію, рубідію. Найбільші риси схожості можна виявити між солями калію та амонію. Це пояснюється близькими розмірами радіусів іонів калію і NH₄ +. При нагріванні вони розкладаються, утворюючи газоподібний аміак.

NH4Cl = NH3 + HCl

Реакція є зворотною, оскільки її продуті, можуть знову взаємодіяти між собою з утворенням солі амонію. При нагріванні розчину хлориду амонію, молекули NH₃ відразу ж відлетучуються, тому чути запах аміаку. Тому якісною реакцією на іон амонію є термічне розкладання його солей.

Гідроліз

Аміачна вода виявляє властивості слабкої основи, тому солі, що містять частинки NH₄ +, проходять процес обміну з водою — гідроліз. Розчини хлориду або сульфату амонію мають слабокислу реакцію, оскільки в них накопичується надлишкова кількість катіонів водню. Якщо ж додати до них лужик, наприклад, гідроксид натрію, то гідроксильні частинки будуть пов’язувати протони водню з утворенням молекул води. Наприклад, гідроліз хлориду амонію — це реакція обміну між сіллю і водою, що призводить до утворення слабкого електроліту — NH4OH.

Особливості термічного розкладання солей амонію

Більшість з’єднань цієї групи при нагріванні утворюють газоподібний аміак, сам же процес є зворотним. Однак якщо сіль має яскраво виражені окислювальні властивості, наприклад, до таких відноситься нітрат амонію, то при нагріванні вона незворотно розкладається до монооксиду азоту і води. Ця реакція є окислювально-відновлювальною, в якій іон амонію — це відновлювач, а аніон кислотного залишку нітратної кислоти — окислювач.

Значення з «єднань аміаку

Як сам газоподібний аміак, так і більшість його солей, мають широкий спектр застосування в промисловості, сільському господарстві, в медицині та побуті. При невеликому тиску (близько 7-8 атм.), газ швидко зріджується, поглинаючи велику кількість тепла. Тому його застосовують у холодильних установках. У хімічних лабораторіях гідроксид амонію застосовують як зручну для дослідів слабку летючу основу. Велика ж частина аміаку знаходить застосування для отримання нітратної кислоти і її солеї — важливих мінеральних добрив — селітр. Особливо високий вміст азоту має нітрат амонію. Він же застосовується в піротехніці і в підривних роботах для виготовлення вибухових речовин — аммоналів. Нашатир, який є хлоридом амонію, знайшов застосування в гальванічних елементах, у виробництві бавовняних тканин, у процесах пайки металів.

Речовина в цьому випадку прискорює процеси ліквідації оксидних плівок на металевій поверхні, які перетворюються на хлориди або відновлюються. У медицині нашатир, що має різкий запах, застосовують як засіб, що відновлює свідомість після непритомного стану пацієнта.

У нашій статті ми розглянули властивості та застосування амоній гідроксиду та його солей у різних галузях промисловості та медицини.