Amonijak je plin izvrsne topivosti u vodi: do 700 litara plinovitog spoja može se otopiti u jednoj litri istog. Kao rezultat, ne nastaje samo amonijak hidrat, već i čestice hidroksilnih skupina, kao i amonij. Ovo je ion koji nastaje međudjelovanjem molekula plina i vodikovih protona odvojenih od vode. U našem članku razmotrit ćemo njegova svojstva i primjenu u industriji, medicini i svakodnevnom životu.
Kako nastaju čestice amonija
Jedna od najčešćih vrsta kemijskih veza, karakteristična i za anorganske spojeve i za organske tvari, je kovalentna veza. Može se formirati i preklapanjem elektronskih oblaka sa suprotnim tipom rotacije - spinom, i uz pomoć mehanizma donor-akceptor. Na taj način nastaje amonij čija je formula NH4+. U ovom slučaju, kemijska veza nastaje korištenjem slobodne orbitale jednog atomai oblak elektrona koji sadrži dva elektrona. Dušik daje ionu vlastiti par negativnih čestica, a vodikov proton ima slobodnu 1s orbitalu. U trenutku približavanja dva elektrona oblak dušika postaje uobičajen za njega i atom H. Ova struktura se naziva molekularni elektronski oblak, u kojem nastaje četvrta kovalentna veza.
Donorsko-prihvatni mehanizam
Čestica koja daje par elektrona naziva se donor, a neutralni atom koji donira praznu elektronsku ćeliju naziva se akceptor. Nastala veza naziva se donor-akceptor ili koordinacijska, ne zaboravljajući da je to poseban slučaj klasične kovalentne veze. Amonijev ion, čija je formula NH4+, sadrži četiri kovalentne veze. Od njih, tri koje kombiniraju atome dušika i vodika su uobičajene kovalentne vrste, a posljednja je koordinacijska veza. Ipak, sve četiri vrste su jedna drugoj apsolutno ekvivalentne. Interakcija između molekula vode i Cu2+ iona odvija se slično. U tom slučaju nastaje makromolekula kristalnog bakrenog sulfata.
Amonijeve soli: svojstva i proizvodnja
U reakciji adicije, interakcija vodikovog iona i amonijaka rezultira stvaranjem NH4+ iona. Molekula NH3 molekula se ponaša kao akceptor, stoga ima izražena bazna svojstva. Reakcija s anorganskim kiselinama dovodi do pojave molekula soli: klorida, sulfata, amonijevog nitrata.
NH3 + HCl=NH4Cl
Proces otapanja amonijaka u vodi također dovodi do stvaranja amonijevog iona, što se može dobiti jednadžbom:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
Kao rezultat toga, koncentracija hidroksilnih čestica raste u vodenoj otopini amonijaka, koja se također naziva amonijev hidroksid. To dovodi do činjenice da reakcija medija postaje alkalna. Može se odrediti pomoću indikatora - fenolftaleina, koji mijenja boju iz bezbojne u malinastu. Većina spojeva ima oblik bezbojnih kristalnih tvari, lako topljivih u vodi. U mnogim svojim manifestacijama nalikuju solima aktivnih metala: litij, natrij, rubidij. Najveće sličnosti mogu se naći između kalijevih i amonijevih soli. To se objašnjava sličnim veličinama radijusa kalijevih iona i NH4+. Kada se zagrijavaju, razlažu se u plin amonijak.
NH4Cl=NH3 + HCl
Reakcija je reverzibilna, budući da njezini produkti mogu ponovno međusobno komunicirati i tvoriti amonijevu sol. Kada se otopina amonijevog klorida zagrije, molekule NH3 odmah isparavaju, pa se čuje miris amonijaka. Stoga je kvalitativna reakcija na amonijev ion termička razgradnja njegovih soli.
Hidroliza
Amonijačna voda pokazuje svojstva slabe baze, stoga soli koje sadrže NH4+ čestice prolaze kroz proces izmjene s vodom - hidrolizu. Otopine amonijevog klorida ili sulfata imaju blago kiselu reakciju, jer u njimanakuplja se višak vodikovih kationa. Ako im dodate lužinu, na primjer, natrijev hidroksid, tada će hidroksilne čestice vezati vodikove protone i formirati molekule vode. Na primjer, hidroliza amonijevog klorida je reakcija izmjene između soli i vode, što dovodi do stvaranja slabog elektrolita - NH4OH.
Značajke termičke razgradnje amonijevih soli
Većina spojeva ove skupine, kada se zagrije, tvori plinoviti amonijak, sam proces je reverzibilan. Međutim, ako sol ima izražena oksidirajuća svojstva, na primjer, amonijev nitrat je jedan od njih, tada se zagrijavanjem nepovratno razgrađuje na dušikov monoksid i vodu. Ova reakcija je redoks reakcija, u kojoj je amonijev ion redukcijski agens, a anion kiselinskog ostatka nitratne kiseline je oksidacijsko sredstvo.
Vrijednost spojeva amonijaka
I sam plin amonijak i većina njegovih soli imaju široku primjenu u industriji, poljoprivredi, medicini i svakodnevnom životu. Pri niskom tlaku (oko 7-8 atm.), plin se brzo ukapljuje, apsorbirajući veliku količinu topline. Stoga se koristi u rashladnim jedinicama. U kemijskim laboratorijima amonijev hidroksid se koristi kao slaba hlapljiva baza prikladna za eksperimente. Najveći dio amonijaka koristi se za dobivanje nitratne kiseline i njezinih soli – važnih mineralnih gnojiva – nitrata. Amonijev nitrat ima posebno visok sadržaj dušika. Također se koristi u pirotehnici i u rušenju za proizvodnjueksplozivi – amonali. Amonijak, koji je amonijev klorid, pronašao je primjenu u galvanskim ćelijama, u proizvodnji pamučnih tkanina i u procesima lemljenja metala.
Tvar u ovom slučaju ubrzava eliminaciju oksidnih filmova na metalnoj površini, koji se pretvaraju u kloride ili reduciraju. U medicini se amonijak, koji ima oštar miris, koristi kao sredstvo za vraćanje svijesti nakon što se pacijent onesvijesti.
U našem članku ispitali smo svojstva i primjenu amonijevog hidroksida i njegovih soli u raznim industrijama i medicini.
