Конспект урока: Общая характеристика элементов VA-группы. Азот. Аммиак. Соли аммония

Аммиак: физические и химические свойства

Летучее водородное соединение азота — аммиак. Это вещество представляет собой газ без цвета и с резким характерным запахом. Он легче воздуха. Аммиак имеет очень хорошую растворимость в воде. Раствор аммиака в воде называют аммиачной водой, а 10%-й раствор имеет название нашатырный спирт.

Растворяясь в воде, каждая молекула аммиака связывается с одной молекулой воды с образованием гидрата аммиака. Его формула: $NH_{3} \cdot H_{2} O$.

Гидрат аммиака является слабым электролитом:
 

$NH_3\cdot H_2O\leftrightarrow NH_4^{+}+OH^{-}$.

Конечно, он диссоциирует незначительно, но при этом раствор аммиака имеет щелочную среду.

Азот в аммиаке находится в своей минимальной степени окисления −3, поэтому аммиак проявляет восстановительные свойства.

1. Горение аммиака

Продукты горения зависят от условий реакции:

• горение в чистом кислороде с образованием азота и водяных паров:

$4N^{-3}H_3+3O_2^0=2N_2^0+6H_2O^{-2}$;

• горение в присутствии катализатора [платина, оксид хрома (III)] с образованием оксида азота (II) и воды:

$4N^{-3}H_3+5O_2^0=4N^{+2}O^{-2}+6H_2O^{-2}$.

Благодаря катализатору происходит более глубокое окисление аммиака. В этом случае катализатор не изменяет скорость реакции, а направляет её по другому пути.

2. Взаимодействие с некоторыми оксидами металлов

Азот из аммиака переходит в простое вещество:

$2N^{-3}H_3+3Cu^{+2}O=N_2^0+3Cu^0+3H_2O$.

3. Взаимодействие с кислотами

И газообразный аммиак, и его водный раствор проявляют основные свойства, поэтому они взаимодействуют с кислотами. Образуются соли аммония:

$NH_{3} + HNO_{3} = NH_{4} NO_{3}$.

Катион аммония $NH_4^{+}$ образуется по донорно-акцепторному механизму. Что это означает?

Рис. 1. Образование иона аммония

Атом азота имеет неподелённую электронную пару (свободную электронную пару), а катион водорода имеет свободную орбиталь для принятия электронов. Атом азота называют донором, а ион водорода — акцептором.

Таким образом, ион аммония возникает в результате образования ковалентной полярной связи между атомом азота и катионом водорода по донорно-акцепторному механизму.

Применение аммиака

Аммиак находит широкое применение в различных сферах жизнедеятельности человека. Так, аммиак является исходным веществом для производства азотной кислоты и солей аммония. Его используют как хладагент в промышленных холодильных установках. На рисунке 2 представлены различные области применения аммиака.

Рис. 2. Применение аммиака

Соли аммония

Рис. 3. Соль дихромат аммония

Соли — вещества, состоящие из катионов металла и кислотного остатка. Помимо катионов металлов, в состав соли могут входить катионы аммония.

Соли аммония — твёрдые кристаллические вещества, которые хорошо растворяются в воде.

При нагревании соли аммония разлагаются. Такая реакция может протекать как с изменением степеней окисления элементов, так и без:
 

$NH_{4} NO_{3} \overset{ t }{\rightarrow} N_{2} O + 2 H_{2} O$,

$NH_{4} Cl \overset{t}{\rightarrow} NH_{3} + HCl$.
 

В лаборатории азот получают разложением нитрита аммония:
 

$NH_{4} NO_{2} \overset{t}{=} N_{2} + 2 H_{2} O$.

В результате реакции обмена образуется слабое основание — гидрат аммиака, которое разлагается на аммиак и воду. Выделяющийся аммиак можно обнаружить по появлению резкого запаха или с помощью лакмусовой бумаги, которая окрасится в синий цвет.

Рис. 4. Применение солей аммония

Подведём итог. Аммиак — бесцветный газ с резким запахом. Водный раствор аммиака — слабое основание, имеющее щелочную среду. При взаимодействии с кислотами аммиак образует соли аммония. Образование иона аммония происходит по донорно-акцепторному механизму. Соли аммония находят широкое применение в различных областях.