Амонякът е газ с отлична разтворимост във вода: до 700 литра газообразно съединение могат да бъдат разтворени в един литър от него. В резултат на това се образува не само амонячен хидрат, но и частици от хидроксилни групи, както и амоний. Това е йон, получен от взаимодействието на газови молекули и водородни протони, отделени от водата. В нашата статия ще разгледаме неговите свойства и приложения в индустрията, медицината и ежедневието.
Как се образуват амониеви частици
Един от най-често срещаните видове химични връзки, характерни както за неорганичните съединения, така и за органичните вещества, е ковалентна връзка. Може да се образува както чрез припокриване на електронни облаци с противоположен тип въртене - спин, така и с помощта на донорно-акцепторен механизъм. По този начин се образува амоний, чиято формула е NH4+. В този случай химическата връзка се образува с помощта на свободната орбитала на един атоми електронен облак, съдържащ два електрона. Азотът осигурява на йона своя собствена двойка отрицателни частици, а водородният протон има свободна 1s орбитала. В момента на приближаване на два електрона облак азот става общ за него и атома Н. Тази структура се нарича молекулен електронен облак, в който се образува четвъртата ковалентна връзка.
Механизъм за приемане на донор
Частица, която осигурява двойка електрони, се нарича донор, а неутрален атом, който дарява празна електронна клетка, се нарича акцептор. Образуваната връзка се нарича донор-акцепторна или координационна, като не забравяме, че е частен случай на класическата ковалентна връзка. Амониевият йон, чиято формула е NH4+, съдържа четири ковалентни връзки. От тях три, които комбинират азотни и водородни атоми, са обичайните ковалентни видове, а последният е координационна връзка. Независимо от това, и четирите вида са абсолютно еквивалентни един на друг. Взаимодействието между водните молекули и Cu2+ йони протича по подобен начин. В този случай се образува макромолекула от кристален меден сулфат.
Амониеви соли: свойства и производство
При реакция на присъединяване взаимодействието на водороден йон и амоняк води до образуването на йон NH4+. Молекулата NH3 се държи като акцептор, поради което има ясно изразени основни свойства. Реакцията с неорганични киселини води до появата на солни молекули: хлорид, сулфат, амониев нитрат.
NH3 + HCl=NH4Cl
Процесът на разтваряне на амоняка във вода също води до образуването на амониев йон, който може да се получи чрез уравнението:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
В резултат на това концентрацията на хидроксилни частици се увеличава във воден разтвор на амоняк, наричан още амониев хидроксид. Това води до факта, че реакцията на средата става алкална. Може да се определи с помощта на индикатора - фенолфталеин, който променя цвета си от безцветен до малинов. Повечето от съединенията имат формата на безцветни кристални вещества, лесно разтворими във вода. В много от своите прояви те наподобяват соли на активни метали: литий, натрий, рубидий. Най-големи прилики могат да бъдат намерени между калиеви и амониеви соли. Това се обяснява със сходните размери на радиусите на калиеви йони и NH4+. При нагряване те се разлагат, за да образуват амонячен газ.
NH4Cl=NH3 + HCl
Реакцията е обратима, тъй като нейните продукти могат отново да взаимодействат един с друг, за да образуват амониева сол. Когато разтворът на амониевия хлорид се нагрява, молекулите NH3 незабавно се изпаряват, така че се чува миризмата на амоняк. Следователно, качествена реакция към амониевия йон е термичното разлагане на неговите соли.
Хидролиза
Амонячната вода проявява свойствата на слаба основа, поради което соли, съдържащи NH4+ частици претърпяват обменен процес с вода - хидролиза. Разтворите на амониев хлорид или сулфат имат леко кисела реакция, тъй като в тяхнатрупва се излишък от водородни катиони. Ако добавите алкали към тях, например натриев хидроксид, тогава хидроксилните частици ще свържат водородните протони, за да образуват водни молекули. Например, хидролизата на амониев хлорид е обменна реакция между сол и вода, водеща до образуването на слаб електролит - NH4OH.
Характеристики на термично разлагане на амониеви соли
Повечето съединения от тази група, когато се нагряват, образуват газообразен амоняк, самият процес е обратим. Въпреки това, ако солта има изразени окислителни свойства, например амониевият нитрат е един от тях, тогава при нагряване тя необратимо се разлага до азотен оксид и вода. Тази реакция е редокс реакция, при която амониевият йон е редуциращ агент, а анионът на киселинния остатък на нитратната киселина е окислителят.
Стойност на амонячните съединения
Както самият амонячен газ, така и повечето от неговите соли имат широк спектър от приложения в индустрията, селското стопанство, медицината и ежедневието. При ниско налягане (около 7–8 атм.) газът бързо се втечнява, абсорбирайки голямо количество топлина. Поради това се използва в хладилни агрегати. В химическите лаборатории амониевият хидроксид се използва като слаба летлива основа, удобна за експерименти. По-голямата част от амоняка се използва за получаване на нитратна киселина и нейните соли - важни минерални торове - нитрат. Амониевият нитрат има особено високо съдържание на азот. Използва се и в пиротехниката и при разрушаване за производствотовзривни вещества - амонали. Амонякът, който е амониев хлорид, е намерил приложение в галваничните елементи, в производството на памучни тъкани и в процесите на запояване на метали.
Веществото в този случай ускорява елиминирането на оксидни филми върху металната повърхност, които се превръщат в хлориди или се редуцират. В медицината амонякът, който има остра миризма, се използва като средство за възстановяване на съзнанието след припадък на пациент.
В нашата статия разгледахме свойствата и приложението на амониевия хидроксид и неговите соли в различни индустрии и медицина.
