fiziksel özellikler.
Normal basınç altında amonyak -33°C'de sıvılaşır ve -78°C'de katılaşır. NH3'ün füzyon ısısı 6 kJ/mol'dür. Amonyağın kritik sıcaklığı 132 °C, kritik basınç 112 atm'dir. Bunu içeren silindirler sarıya boyanmalı ve siyah "Amonyak" yazısına sahip olmalıdır.
Amonyak, karakteristik keskin kokulu ("amonyak") renksiz bir gazdır. Sudaki çözünürlüğü diğer tüm gazlardan daha fazladır: bir hacim su, 0 °C'de yaklaşık 1200 hacim NH3 ve 20 °C'de yaklaşık 700 hacim NH3 emer. Ticari konsantre çözelti genellikle 0.91 g/cm3 yoğunluğa sahiptir ve ağırlıkça %25 NH3 içerir (yani NH3 ·3H20 bileşimine yakın).
Sıvı amonyak birleşimi, yüksek buharlaşma ısısı (23.4 kJ/mol) ile ilişkilidir. Amonyağın kritik sıcaklığı yüksek (+132 °C) olduğundan ve buharlaşması sırasında ortamdan çok fazla ısı alındığından, sıvı amonyak soğutma makinelerinin çalışma maddesi olarak görev yapabilir. r hava yoluyla = M NH3 / M orta hava = 17 / 29 = 0,5862
Sıvı amonyak, çok sayıda organik bileşiklerin yanı sıra birçok inorganik bileşik için iyi bir çözücüdür. Örneğin, elementel kükürt, güçlü çözeltileri kırmızı olan [ve +18 ° C'nin altında bir solvat S (NH 3) 2] içeren sıvı amonyakta iyi çözünür. Tuzlardan amonyum ve alkali metallerin türevleri diğerlerinden daha fazla çözünür ve Cl-Br-I serisi boyunca tuzların çözünürlüğü artar. Örnekler aşağıdaki verilerdir (25 °C'de g / 100 g NH3):
|
Halojenürlerin çözünürlüğündeki benzer bir değişim seyri, bir dizi başka katyonun da karakteristiğidir. Birçok nitrat (ve KMnO 4) sıvı amonyakta yüksek oranda çözünür. Buna karşılık oksitler, florürler, sülfatlar ve karbonatlar genellikle içinde çözünmezler.
Sıvı NH3 ve su içindeki tuzların çözünürlüğündeki farkı kullanarak, bazen yaygın olarak gözlemlenen iyon değişim reaksiyonlarını tersine çevirmek mümkündür. Örneğin, şemaya göre bakiye:
2 AgNO 3 + BaBr 2 N 2 AgBr + Ba(NO 3) 2
Sulu bir ortamda, neredeyse tamamen sağa (AgBr'nin çözünmemesi nedeniyle) ve bir amonyak ortamında - sola (BaBr 2'nin çözünmemesi nedeniyle) kayar.
İyonlaştırıcı bir çözücü olarak amonyağın karakteristik bir özelliği, çeşitli elektrolitlerin ayrışması üzerindeki belirgin tesviye etkisidir. Örneğin, sulu bir ortamda, sıvı amonyakta ayrışma açısından birbiriyle kıyaslanamaz olan HClO4 ve HCN, hemen hemen aynı ayrışma sabitleri (5·10 -3 ve 2·10 -3) ile karakterize edilir. Tuzlar, sıvı amonyak içinde orta kuvvette veya zayıf elektrolitler gibi davranır (örneğin, KBr için K = 2 10 -3). Klorürler, karşılık gelen bromürlerden genellikle biraz daha az ayrışır ve iyodürler biraz daha fazladır.
Sıvı amonyağın bir özelliği, en aktif metalleri çözme kabiliyetidir ve ikincisi iyonizasyona uğrar. Örneğin, seyreltik bir metalik sodyum çözeltisi mavidir, elektrolit çözeltileri gibi elektriği iletir ve Na+ katyonları (amonyakla çözünmüş) ve anyonlar (NH 3) x - içerir. Böyle bir kompleks anyonun merkezi kısmı, çevre (polaron) ile polarizasyon etkileşimi içinde olan bir serbest elektrondur. Daha yüksek Na konsantrasyonlarında, çözeltisi bronz şeklini alır ve metalik elektrik iletkenliği sergiler, yani çözünmüş amonyak ile birlikte serbest elektronlar da içerir. -42°C'nin altında, mavi ve bronz fazlar karışmadan bir arada bulunabilir. Sodyum çözeltilerinin sıvı amonyak içinde uzun süreli depolanması, şemaya göre çok yavaş bir reaksiyonun sonucu olarak renk bozulmasına eşlik eder:
2 Na + 2 NH 3 = 2 NaNH 2 + H 2 .
Sezyum ile (-50 ° C'de 1000 g NH3 için çözünürlük 25 mol), birkaç dakika içinde benzer bir reaksiyon gerçekleşir.
Amonyak içinde çözünen metal, değerlik elektronlarını ayırma eğilimindedir, bu da özel yer değiştirme reaksiyonlarının gerçekleştirilmesini mümkün kılar. Örneğin, KCl'nin sıvı amonyak içindeki çözünürlüğü ve CaCl2'nin çözünmezliği kullanılarak potasyum şemaya göre kalsiyum ile izole edilebilir:
2 KCl + Ca ® CaCl 2 + 2 K.
Sıvı amonyak ile emprenye etmenin ahşabın plastisitesini büyük ölçüde arttırdığına dair ilginç bir gösterge vardır. Bu, amonyağın çıkarılmasından sonra korunan belirli belirli formları vermeyi nispeten kolaylaştırır.
Amonyağın suda çözünmesine, ısı salınımı (yaklaşık 33 kJ/mol) eşlik eder. Sıcaklığın çözünürlük üzerindeki etkisi, ağırlıkça bir kısım su tarafından (amonyak atmosferik basıncında) emilen NH3'ün ağırlıkça kısım sayısını gösteren aşağıdaki verilerle gösterilmektedir:
|
Sıcaklık °C |
-30 | 0 | 10 | 30 | 50 | 80 | 100 |
| çözünürlük | 2,78 | 0,87 | 0,63 | 0,40 | 0,23 | 0,15 | 0,07 |
Normal koşullar altında, yaklaşık 3 N amonyak çözeltisi maksimum elektrik iletkenliğine sahiptir. Organik çözücülerdeki çözünürlüğü sudakinden çok daha azdır.
Kimyasal özellikler.
Verici-alıcı mekanizma ile bir kovalent bağ oluşumu.
1. Amonyak bir Lewis bazıdır. Sudaki çözeltisi (amonyak suyu, amonyak), amonyum hidroksit oluşumu nedeniyle alkali bir reaksiyona (turmus - mavi; fenolftalein - ahududu) sahiptir.
NH3 + H2O<-->NH40H<-->NH4 + + OH -
2. Amonyak asitlerle reaksiyona girerek amonyum tuzları oluşturur.
NH3 + HCl® NH4Cl
2NH3 + H2SO4® (NH 4) 2S04
NH3 + H2O + CO2® NH4 HCO 3
Amonyak - indirgeyici ajan (N 2 +1 O veya N +2 O'ya oksitlenir)
1. Isıtıldığında ayrışma
2N -3 H 3 - t ° ® N 2 0 + 3H 2
2. Oksijende yanma
a) katalizör olmadan
4N -3 H 3 + 3O 2 ® 2N 2 0 + 6H 2 O
b) katalitik oksidasyon (kat = Pt)
4N -3 H 3 + 5O 2 ® 4N +2 O + 6H 2 O
3. Bazı metallerin oksitlerinin geri kazanımı
3Cu +2 O + 2N -3 H 3 ® 3Cu0 + N 2 0 + 3H 2 O
Bir amonyak akımı ısıtılmış CuO üzerinden geçirildiğinde, serbest nitrojene oksitlenir. Amonyağın ozon ile oksidasyonu NH4NO3 oluşumuna yol açar. Görünüşe göre ozonla karıştırılmış sıradan oksijenin de bu oksidasyonda bir rol oynaması ilginçtir.
Amonyak iyi bir jet yakıtıdır. Su gibi, sıvı amonyak da esas olarak H-bağlarının oluşumu yoluyla yüksek oranda ilişkilidir. Bununla birlikte, nispeten zayıftırlar (yaklaşık 4.2 kJ/mol). Sıvı amonyağın viskozitesi, suyun viskozitesinden neredeyse yedi kat daha azdır. Yoğunluğu (sırasıyla -33 ve +20 ° C'de 0.68 ve 0.61 g / cm3) sudan da önemli ölçüde daha azdır. Sıvı amonyak, şemaya göre elektrolitik ayrışma nedeniyle pratik olarak elektrik akımı iletmez:
NH 3 + NH 3 S NH 4 + + NH 2 -
İhmal edilecek kadar küçük: iyonik ürün = 2 10 -33 (-50 °C'de).
0 °C'nin üzerinde (basınç altında), sıvı amonyak su ile her oranda karışır. 30 °C'de amonyak içindeki güçlü su çözeltilerinde iyonlaşmasının düşük olduğu gösterilmiştir. 9 M'lik bir çözüm için / = 1·10 -11'e sahibiz.
Amonyağın kimyasal karakterizasyonu için üç tip reaksiyon birincil öneme sahiptir: ekleme, hidrojen ikamesi ve oksidasyon.
Amonyak için en tipik ekleme reaksiyonları. Özellikle, birçok tuz üzerindeki etkisi altında, oluşum ve stabilite doğasındaki kristalli hidratlara benzer şekilde, CaCl2 ·8NH3 , CuS04 ·4NH3, vb. bileşiminin kristalli amonyakları kolayca oluşturulur.
Amonyak suda çözündüğünde, kısmi bir amonyum hidroksit oluşumu meydana gelir:
NH3 + H2O s NH40H
Bu bileşikte, amonyum radikali (NH 4) tek değerli bir metal rolünü oynar. Bu nedenle, NH 4 OH'nin elektrolitik ayrışması ana tipe göre ilerler:
NH4OH S NH4 + OH"
Bu denklemlerin her ikisini de birleştirerek, sulu bir amonyak çözeltisinde yer alan dengeler hakkında genel bir fikir ediniriz:
NH 3 + H 2 O s NH 4OH s NH 4 + OH "
Bu dengeler nedeniyle, sulu amonyak (genellikle basitçe "amonyak" olarak anılır) keskin bir kokuya sahiptir. Çözeltideki OH "iyonlarının" konsantrasyonunun düşük olması nedeniyle, NH 4 OH zayıf bir baz olarak kabul edilir.Amonyum hidroksit, seyreltik çözeltileri ("amonyak") olan en önemli kimyasal reaktiflerden biridir. tıpta ve evde kullanılır (giysileri yıkarken ve lekeleri çıkarırken).
NH3'ün su ve organik sıvılar arasındaki dağılımına ilişkin verilerin analizi, suda çözünen tüm amonyağın %90'ından fazlasının hidratlı formda olduğunu göstermektedir. Su-amonyak çözeltisinin üzerindeki buhar fazı için, şemaya göre dengenin varlığı kurulmuştur:
2 NH 3 + H 2 O s 2 NH 3 H 2 O + 75 kJ,
20 °C'de K = 1 10 -4 değeri ile karakterize edilir.
Atom, molekül.
NH3 molekülü, tepesinde nitrojen atomu bulunan üçgen bir piramit yapısına sahiptir. R HNH = 107.3°. H-N bağlarının elektronları, hidrojenden nitrojene oldukça kuvvetli bir şekilde kaydırılır, bu nedenle bir bütün olarak amonyak molekülü, önemli polarite ile karakterize edilir.
Amonyağın piramidal yapısı enerjisel olarak düz olandan 25 kJ/mol ile daha uygundur. Molekül polardır; N-H bağı 389 kJ/mol'lük bir enerji ile karakterize edilir, ancak hidrojen atomlarının ardışık ayrışma enerjileri için 435, 397 ve 339 kJ/mol değerleri verilir. Amonyak molekülleri, zayıf hidrojen bağlarıyla bağlanır:
Amonyak moleküllerinin ilginç bir özelliği, yapısal inversiyona uğrama yetenekleridir, yani. nitrojen atomunun hidrojen atomlarının oluşturduğu piramidin tabanının düzleminden geçirilerek "ters çevrilmesi". Bu inversiyonun potansiyel bariyeri 25 kJ/mol'dür ve sadece enerji açısından yeterince zengin moleküller bunu gerçekleştirebilir. İnversiyon oranı nispeten düşüktür - NH3 moleküllerinin bir elektrik alanı tarafından yönlendirilme oranından 1000 kat daha azdır.
Fiş.
Serbest hava azotunun bağlı duruma dönüştürülmesi, esas olarak amonyak sentezi ile gerçekleştirilir:
N 2 + 3 H 2 S 2 NH 3 + 92 kJ.
Denge kayması ilkesi, amonyak oluşumu için en uygun koşulların mümkün olan en düşük sıcaklık ve mümkün olan en yüksek basınç olduğunu gösterir. Bununla birlikte, 700°C'de bile, reaksiyon hızı o kadar yavaştır (ve dolayısıyla denge o kadar yavaş kurulur ki), pratik kullanımından şüphe edilemez. Aksine, daha yüksek sıcaklıklarda, denge durumu hızlı bir şekilde kurulduğunda, sistemdeki amonyak içeriği ihmal edilebilir hale gelir. Böylece, söz konusu sürecin teknik uygulamasının imkansız olduğu ortaya çıkıyor, çünkü ısıtma yoluyla dengenin elde edilmesini hızlandırarak, aynı anda konumunu olumsuz bir yöne kaydırıyoruz.
Bununla birlikte, aynı anda dengeyi değiştirmeden bir denge durumuna ulaşılmasını hızlandırmanın bir yolu vardır. Bu tür sıklıkla yardımcı olan araçlar, uygun bir katalizördür. Uygun bir katalizör metalik demirdir (Al203 ve K2O safsızlıkları ile). İşlem genellikle 400-600 °C sıcaklıkta (bir katalizör üzerinde) ve 100-1000 atm basınçta gerçekleştirilir. Amonyak gaz karışımından ayrıldıktan sonra, gaz karışımı tekrar çevrime dahil edilir.
Amonyak sentezi için katalizör arama sürecinde yaklaşık 20 bin farklı madde denendi. Yaygın olarak kullanılan bir demir katalizörü genellikle, FeO ve Fe203'ün (küçük Fe, Al203 ve KOH safsızlıklarını içeren) yakın bir karışımının 3H2+N2 bileşimine sahip bir atmosferde ısıtılmasıyla hazırlanır. H2S, CO, CO2 , su buharı ve oksijen katalizörü hızla "zehirlediğinden", ona verilen nitrik-hidrojen karışımı onlardan dikkatlice arındırılmalıdır. Doğru teknolojik rejimle, katalizör birkaç yıl boyunca sorunsuz çalışır.
Sentetik amonyak endüstrisinin daha da geliştirilmesi için, 2000 atm ve üzeri basınçlarda, bir nitrik-hidrojen karışımından amonyak sentezinin özel bir katalizör olmadan bile iyi bir şekilde ilerlemesi gerekli olabilir. 850°C ve 4500 atm'de amonyağın pratik verimi %97'dir. Özellikle önemli olan, aşırı yüksek basınçlarda, kaynak gazlarda çeşitli safsızlıkların varlığının işlemin gidişatını etkilememesidir.
Amonyak sentezi, bu şekilde 7 ton NH3'ün elde edildiği 1913 yılında pratik olarak gerçekleştirilmiştir. Şu anda, bu sentez, on milyonlarca ton yıllık dünya üretimi ile bağlı nitrojen elde etmek için ana endüstriyel yöntemdir.
Elementlerden amonyağın doğrudan sentezine ek olarak, 1905'te nitrojenin havada bağlanması için bazı endüstriyel önemler geliştirildi. siyanamid yöntemi. Sonuncusu, 1000 °C'de kalsiyum karbürün (bir kireç ve kömür karışımının bir elektrikli fırında kalsine edilmesiyle elde edilen) aşağıdaki denkleme göre serbest nitrojen ile reaksiyona girmesi gerçeğine dayanmaktadır:
CaC2 + N2 = CaCN2 + C + 293 kJ.
Bu şekilde elde edilen kalsiyum siyanamid (Ca=N-Cє N) gri (karbon safsızlığından) bir tozdur. Aşırı ısıtılmış (yani, 100 ° C'nin üzerinde ısıtılmış) su buharının etkisi altında, amonyak salınımı ile ayrışır:
CaCN 2 + 3 H 2 O \u003d CaCO 3 + 2 NH3 + 222 kJ.
Kalsiyum siyanamidin su ile ayrışması normal sıcaklıklarda yavaş ilerler. Bu nedenle, ekimden çok önce toprağa vererek azotlu gübre olarak kullanılabilir. Kalsiyum varlığı onu özellikle podzolik topraklar için uygun hale getirir. "Siyanamid sadece azotlu değil, aynı zamanda kireçli gübre rolünü oynar ve kireç azota ücretsiz bir katkıdır" (D.N. Pryanishnikov).
Laboratuvar koşulları altında, katı NH4Cl'nin doymuş bir KOH çözeltisi ile işlenmesiyle NH3 elde edilir. Serbest kalan gaz, katı KOH veya taze kalsine kalsiyum oksit (CaO) ile bir kaptan geçirilerek kurutulabilir. H2SO4 ve CaCl2, amonyak onlarla bileşikler oluşturduğundan kurutma için kullanılamaz.
2NH 4Cl + Ca (OH) 2 - t ° ® CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O
(NH 4) 2 SO 4 + 2KOH - t ° ® K 2 SO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O
Amonyak sadece (A) yöntemine göre toplanabilir, çünkü havadan hafiftir ve suda çok çözünür.
Vücut üzerinde eylem.
Amonyak, havadaki içeriğinin %0,5'i oranında mukoza zarlarını güçlü bir şekilde tahriş eder. Akut amonyak zehirlenmesi gözlerde ve solunum yollarında hasara, nefes darlığına ve zatürreye neden olur. İlk yardım araçları temiz hava, bol su ile göz yıkama, su buharının solunmasıdır. Kronik amonyak zehirlenmesi hazımsızlığa, üst solunum yollarında nezleye ve işitme kaybına neden olur. Endüstriyel binaların havasındaki izin verilen maksimum NH3 konsantrasyonu 0,02 mg/l'dir. Hacimce %16 ila 28 arasında amonyak içeren amonyak-hava karışımları patlayıcıdır.
Başvuru.
Çünkü Kalsiyum siyanamidin su ile ayrışması normal sıcaklıklarda yavaş ilerlediğinden, ekimden çok önce toprağa vererek azotlu gübre olarak kullanılabilir. Kalsiyum varlığı onu özellikle podzolik topraklar için uygun hale getirir. "Siyanamid sadece azotlu değil, aynı zamanda kireçli gübre rolünü oynar ve kireç azota ücretsiz bir katkıdır" (D.N. Pryanishnikov).
Ticari olarak temin edilebilen amonyak genellikle yaklaşık %10 amonyak içerir. Tıbbi kullanımları da vardır. Özellikle, buharlarının solunması veya yutulması (bir bardak suya 3-10 damla) şiddetli zehirlenme durumunu hafifletmek için kullanılır. Cildi amonyakla yağlamak böcek ısırıklarının etkisini azaltır. Çok seyreltilmiş amonyak, pencereleri silmek ve yağlı boya ile boyanmış zeminleri yıkamak için uygundur, daha güçlüdür - sinek izlerini gidermek, gümüş veya nikel kaplı nesneleri temizlemek için.
Aşağıdaki bileşimler (hacimce) lekeleri çıkarırken birçok durumda iyi sonuçlar verir: a) 4 kısım amonyak, 5 kısım eter ve 7 kısım şarap alkolü (denatüre alkol); b) 5 kısım amonyak, 2 kısım benzin ve 10 kısım şarap alkolü; c) 10 kısım amonyak, 7 kısım şarap alkolü, 3 kısım kloroform ve 80 kısım benzin; d) 5 kısım amonyak, 3 kısım aseton ve 20 kısım alkol sabun çözeltisi.
Giysilere bulaşan yağlı boyanın önce terebentin, ardından amonyakla nemlendirilmiş pamuk parçalarıyla silinmesi önerilir. Bir mürekkep lekesini çıkarmak için genellikle amonyakla işlemden geçirmek ve suyla durulamak yeterlidir.
Azot atomu, eşleştirilmemiş üç elektronu (B (N) \u003d III, C. O. (N) \u003d -3) nedeniyle hidrojen atomlarıyla 3 polar kovalent sigma bağı oluşturur. Kalan yalnız 2s elektron çifti, boş bir yörüngeye sahip atomlarla donör-alıcı mekanizma ile 4. kovalent bağın oluşumuna katılabilir.
Fiziksel özellikler
Normal sıcaklıkta NH3, havadan 1,7 kat daha hafif, keskin kokulu, renksiz bir gazdır. Amonyak çok kolay sıvılaşır (bp -33 "C); sıvı NH 3 bazı yönlerden suya benzer - iyi bir polar çözücüdür, içinde çözünen maddelerin iyonlaşmasına neden olur.
Amonyak suda çok iyi çözünür (20 "C'de, ~ 700 litre NH3 1 litre H2O'da çözülür). %25 sulu çözeltiye "amonyak" denir.
NH3 ve H2O molekülleri arasında hidrojen bağları görülür. Bu nedenle, amonyak sulu çözeltide NH3H2O hidrat formunda bulunur.
Nasıl alınır
I. Endüstriyel sentez:
ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3 + Q
Kimyasal üretimde en önemli süreçlerden biridir. Reaksiyon yüksek oranda tersine çevrilebilir; dengeyi sağa kaydırmak için çok yüksek basınç (1000 atm'ye kadar) gereklidir.
II. Laboratuvar koşullarında, alkalilerin katı amonyum tuzları üzerindeki etkisiyle amonyak elde edilir:
2NH4Cl + Ca (OH) 2 \u003d 2NH3 + CaCl2 + 2H20
Kimyasal özellikler
NH 3 çok reaktif bir maddedir. Katılımı ile reaksiyonlar, oluşum mekanizmalarında çok sayıda ve çeşitlidir.
NH3 güçlü bir indirgeyici ajandır.
I. Gaz halindeki amonyak etkileşime girer:
oksijenli (katalizörsüz) 4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O
oksijen ile (Pt katalizörlerinin varlığında) 4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O
halojenler ile 8NH 3 + 3Cl 2 \u003d N 2 + 6NH 4 Cl
düşük aktif metallerin oksitleri ile 2NH 3 + ZCuO \u003d N 2 + ZCu + ZN 2 O
II. Suda çözünen amonyak çeşitli oksitleyici maddelerle reaksiyona girer, örneğin:
10NH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 = 5N 2 + 6MnSO 4 + 3K2SO 4 + 24H 2 O
Amonyak sodyum hipoklorit ile oksitlendiğinde, başka bir hidrojen nitrojen bileşiği elde edilir - hidrazin N2H4.
2NH3 + NaOCl \u003d N2H4 + NaCl + H20
Sulu bir NH3 çözeltisi zayıf bir bazdır.
Su ile etkileşim üzerine oluşan amonyak hidrat kısmen ayrışır:
NH 3 + H 2 O → NH 3 HOH → NH 4 + + OH -
Karmaşık katyon NH 4 +, donör-alıcı mekanizma ile NH3 molekülüne H + iyonlarının eklenmesinin ürünüdür. H 2 O moleküllerinden salınan OH iyonları nedeniyle amonyak çözeltisi hafif alkali bir reaksiyon kazanır ve baz özelliği gösterir.
Asitlerle reaksiyonlar.
Tüm asitlerle reaksiyona girer, örneğin: NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 amonyum nitrat
2NH 3 + H 2 SO 4 = (NH 4) 2 SO 4 amonyum sülfat
NH3 + H2SO4 \u003d NH4 HSO 4 amonyum hidrosülfat
Metal tuzları ile reaksiyonlar.
Amonyak, hidroksitleri suda çok az çözünür olan metal tuzlarının sulu çözeltilerine geçirildiğinde, Me (OH) x çökelmesi meydana gelir:
3NH3 + ZH20 + AlCl 3 \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl
NH3 - kompleks bileşiklerde ligand (amonyak oluşumu).
NH3 molekülleri, yalnızca H + iyonlarıyla değil, aynı zamanda bir dizi geçiş metalinin (Ag +, Cu 2+, Cr 3+, Co 2+, vb.) katyonlarıyla da donör-alıcı bağları oluşturabilir.
Bu, karmaşık bileşiklerin - amonyakların bir parçası olan karmaşık iyonların - [Аg (NH 3) 2 ], vb. Görünmesine yol açar.
Sulu bir amonyak çözeltisinde çözünür amonyak oluşumu nedeniyle, H2O'da çözünmeyen oksitler, hidroksitler ve kompleks oluşturan metallerin tuzları çözülür.
Özellikle Ag 2 O, Cu 2 O, Cu (OH) 2, AgCl amonyakta kolayca çözülür;
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O \u003d 2 [Ag (NH 3) 2] OH diamin gümüş hidroksit (I)
Cu (OH) 2 + 4NH3 \u003d (OH) 2 tetraamin bakır (II) hidroksit
AgCl + 2NH3 = Cl diamin gümüş (I) klorür
Ag 2 O, Cu 2 O, Cu(OH) 2'nin amonyak çözeltileri kalitatif analizde reaktif olarak kullanılır (aldehitlerin, polihidrik alkollerin tespiti).
NH3, organik sentezde bir aminasyon maddesidir.
Amonyak, alkilaminleri, amino asitleri ve amidleri sentezlemek için kullanılır, örneğin:
2NH3 + C2H5Br → C2H5NH2+NH4Br etilamin
2NH3 + CH2ClCOOH → H2N-CH2-COOH + NH4Cl glisin
amonyum tuzları
Amonyum tuzlarında, NH 4 + katyonu, bir alkali metal katyonu (örneğin, K +) rolünü oynar. Tüm amonyum tuzları, suda kolayca çözünen kristal maddelerdir. Bazıları anyonlarla renklendirilir. Sulu çözeltilerde tamamen ayrışır:
NH 4 NO 3 → NH 4 + + NO 3 -
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → 2NH 4 + + Cr 2 O 7 2-
Nasıl alınır
1. Amonyağın asit çözeltilerinden geçişi (bkz. kimyasal özellikler NH 3).
2. Amonyağın gaz halindeki hidrojen halojenürlerle etkileşimi: NH3 (g.) + HBr (g.) \u003d NH 4 Br (tv.)
Kimyasal özellikler
(amonyum tuzları için özel)
1. Güçlü bazlar, NH3'ü amonyum tuzlarından uzaklaştırır:
NH4Cl + NaOH \u003d NaCl + NH3 + H20
(NH 4) 2S04 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O
Bu, NH 4 + iyonuna kalitatif bir reaksiyondur (serbest kalan NH3, koku veya ıslak kırmızı turnusol kağıdının mavisi ile belirlenir).
2. Isıtıldığında amonyum tuzları ayrışır:
a) oksitleyici olmayan bir anyon içeren amonyum tuzlarını ayrıştırırken, NH3 salınır:
NH4Cl → NH3 + HCl
(NH 4) 2 SO 4 → NH 3 + NH 4 HSO 4
(NH 4) 3 PO 4 → 3NH 3 + H 3 PO 4
(NH 4) 2 CO 3 → 2NH 3 + CO 2 + H 2 O
NH 4 HCO 3 → NH 3 + CO 2 + H 2 O;
b) tuz oksitleyici bir anyon içeriyorsa, molekül içi redoks ayrışması meydana gelir:
NH4 NO3 \u003d N20 + 2H2O
NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O
3. Sulu çözeltilerde, amonyum tuzları katyon tarafından hidrolize edilir:
NH 4 + + H 2 O → NH 3 H 2 O + H +
Amonyak- NH3, hidrojen nitrür, normal koşullar altında - keskin karakteristik kokusu olan renksiz bir gaz (amonyak kokusu)
Bu sözde Haber sürecidir (Alman fizikçi, yöntemin fiziko-kimyasal temellerini geliştirdi).
Reaksiyon, ısı salınımı ve hacimde bir azalma ile gerçekleşir. Bu nedenle, Le Chatelier ilkesine göre, reaksiyon mümkün olan en düşük sıcaklıklarda ve yüksek basınçlarda gerçekleştirilmelidir - ardından denge sağa kayar. Bununla birlikte, düşük sıcaklıklarda reaksiyon hızı ihmal edilebilir ve yüksek sıcaklıklarda ters reaksiyon hızı artar. Reaksiyonun çok yüksek basınçlarda gerçekleştirilmesi, yüksek basınca dayanabilecek özel ekipmanların oluşturulmasını ve dolayısıyla büyük bir yatırımı gerektirir. Ek olarak, reaksiyonun dengesi, 700 °C'de bile, pratik kullanımı için çok yavaş kurulur.
Bir katalizörün (Al2O3 ve K2O safsızlıklarına sahip gözenekli demir) kullanılması, bir denge durumunun elde edilmesini hızlandırmayı mümkün kılmıştır. İlginç bir şekilde, bu rol için bir katalizör arayışında 20 binden fazla farklı madde denendi.
Yukarıdaki faktörlerin tümü göz önüne alındığında, amonyak elde etme işlemi aşağıdaki koşullar altında gerçekleştirilir: sıcaklık 500 ° C, basınç 350 atmosfer, katalizör. Bu koşullar altında amonyak verimi yaklaşık %30'dur. Endüstriyel koşullar altında, sirkülasyon prensibi kullanılır - amonyak soğutma ile uzaklaştırılır ve reaksiyona girmemiş nitrojen ve hidrojen sentez kolonuna geri döndürülür. Bunun, basıncı artırarak daha yüksek bir reaksiyon verimi elde etmekten daha ekonomik olduğu ortaya çıkıyor.
Laboratuvarda amonyak elde etmek için güçlü alkalilerin amonyum tuzları üzerindeki etkisi kullanılır.
Amonyak genellikle laboratuarda bir amonyum klorür ve sönmüş kireç karışımının zayıf ısıtılmasıyla elde edilir.
Amonyak kurutmak için kireç ve kostik soda karışımından geçirilir.
Çok kuru amonyak, içinde sodyum metali çözülerek ve ardından damıtılarak elde edilebilir. Bu en iyi vakum altında metalden yapılmış bir sistemde yapılır. Sistem yüksek basınca dayanmalıdır (oda sıcaklığında amonyağın doymuş buhar basıncı yaklaşık 10 atmosferdir). Endüstride amonyak absorpsiyon kolonlarında kurutulur.
Bir ton amonyak başına tüketim oranları
Rusya'da bir ton amonyak üretimi için Avrupa'da ortalama 1200 nm³ doğal gaz tüketilmektedir - 900 nm³.
Tıpta amonyak
Böcek ısırıkları için, losyon şeklinde harici olarak amonyak uygulanır. %10 sulu amonyak çözeltisi, amonyak olarak bilinir.
Yan etkiler mümkündür: uzun süreli maruz kalma (inhalasyon kullanımı), amonyak refleks solunum durmasına neden olabilir.
Topikal uygulama, dermatit, egzama, diğer cilt hastalıkları ve ayrıca cildin açık travmatik yaralanmaları için kontrendikedir.
Gözün mukoza zarının kazayla hasar görmesi durumunda, suyla (10 dakikada bir 15 dakika) veya %5'lik bir borik asit çözeltisiyle yıkayın. Yağlar ve merhemler kullanılmaz. Burun ve farenksin yenilgisi ile -% 0,5 sitrik asit veya doğal meyve suları çözeltisi. Yutulması halinde mide içeriği tamamen nötralize olana kadar su, meyve suyu, süt, tercihen %0,5 sitrik asit solüsyonu veya %1 asetik asit solüsyonu için.
Diğer ilaçlarla etkileşim bilinmemektedir.
İlginç gerçekler
Amonyak buharları çiçeklerin rengini değiştirebilir. Örneğin, mavi ve mavi yapraklar yeşil, parlak kırmızı - siyah olur.
Başlık: Amonyak. Fiziksel ve kimyasal özellikler. Makbuz ve başvuru.
Dersin Hedefleri: amonyak molekülünün yapısını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, uygulamalarını bilir; amonyağın kimyasal özelliklerini kanıtlayabilme: amonyağın oksijen, su, asitlerle reaksiyonları için denklemleri yaz ve bunları elektrolitik ayrışma teorisi ve redoks süreçleri açısından ele al.
Dersler sırasında
1. Dersin örgütsel anı.
2. Yeni materyal öğrenmek.
Amonyak - NH3
Amonyak (Avrupa dillerinde adı "amonyak" gibi geliyor) adını, kervan yollarının kavşağında bulunan Kuzey Afrika'daki Ammon vahasına borçludur. Sıcak iklimlerde, üre (NH 2 ) 2 Hayvan atıklarında bulunan CO, özellikle hızlı bir şekilde ayrışır. Bozunma ürünlerinden biri amonyaktır. Diğer kaynaklara göre amonyak, adını eski Mısır dilindeki amonyan kelimesinden almıştır. Sözde tanrı Amon'a tapan insanlar. Ritüel törenleri sırasında amonyak NH kokladılar 4 Isıtıldığında amonyağı buharlaştıran Cl.
1. Molekülün yapısı
Amonyak molekülü, tepesinde bir nitrojen atomu bulunan bir trigonal piramit şeklindedir.. Azot atomunun eşleştirilmemiş üç p-elektronu, üç hidrojen atomunun (N-H bağları) 1s-elektronu ile polar kovalent bağların oluşumuna katılır, dördüncü dış elektron çifti paylaşılmaz, bir hidrojen ile bir donör-alıcı bağı oluşturabilir iyon, bir amonyum iyonu oluşturan NH 4 + .
2. Amonyağın fiziksel özellikleri
Normal koşullar altında - keskin bir karakteristik kokuya (amonyak kokusu) sahip renksiz bir gaz, havadan neredeyse iki kat daha hafif, zehirli. Vücut üzerindeki fizyolojik etkiye göre, solunduğunda toksik akciğer ödemine ve sinir sisteminde ciddi hasara neden olabilen boğucu ve nörotropik etkiye sahip madde grubuna aittir. Amonyak hem lokal hem de emici etkilere sahiptir. Amonyak buharı, cildin yanı sıra gözlerin ve solunum organlarının mukoza zarlarını güçlü bir şekilde tahriş eder. Keskin bir koku olarak algıladığımız şey budur. Amonyak buharları aşırı gözyaşı oluşumuna, gözlerde ağrıya, konjonktiva ve korneada kimyasal yanıklara, görme kaybına, öksürük nöbetlerine, ciltte kızarıklık ve kaşıntıya neden olur. çözünürlük NH 3 suda son derece yüksektir - bir su hacminde yaklaşık 1200 hacim (0 °C'de) veya 700 hacim (20 °C'de).
3. amonyak almak
laboratuvarda
Endüstride
Laboratuvarda amonyak elde etmek için güçlü alkalilerin amonyum tuzları üzerindeki etkisi kullanılır:
NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O
(NH 4 ) 2 SO 4 + Ca(OH) 2 = 2NH 3 + CaSO 4 + 2H 2 O
Dikkat! Amonyum hidroksit kararsız baz, ayrışır: NH 4OH ↔ NH3 + H2O
Amonyak alırken, test tüpünü - amonyak havadan daha hafif olduğu için alıcıyı baş aşağı tutun:
Amonyak üretmek için endüstriyel yöntem, hidrojen ve azotun doğrudan etkileşimine dayanır:
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) + 45.9 kJ
Şartlar:
katalizör - gözenekli demir
sıcaklık - 450 - 500 ˚С
basınç - 25 - 30 MPa
Bu sözde Haber sürecidir (Alman fizikçi, yöntemin fiziko-kimyasal temellerini geliştirdi).
4. Amonyağın kimyasal özellikleri
Amonyak için reaksiyonlar karakteristiktir:
1. nitrojen atomunun oksidasyon durumundaki bir değişiklikle (oksidasyon reaksiyonları)
2. nitrojen atomunun oksidasyon durumunu değiştirmeden (ilave)
Azot atomunun oksidasyon durumunda bir değişiklik olan reaksiyonlar (oksidasyon reaksiyonları)
N-3 → N 0 → N +2
NH3 - güçlü bir indirgeyici ajan.
oksijen ile
1. yanan amonyak(ısıtıldığında)
4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 0
2. Amonyağın katalitik oksidasyonu (katalizör Pt - Rh, sıcaklık)
4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O
metal oksitler ile
2 NH 3 + 3CuO \u003d 3Cu + N 2 + 3 H 2 O
güçlü oksitleyiciler ile
2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl (ısıtıldığında)
amonyak kırılgan bir bileşiktir, ısıtıldığında ayrışır
2NH 3 ↔ N 2 + 3H 2
Azot atomunun oksidasyon durumunu değiştirmeden reaksiyonlar (ilave - Amonyum iyonunun oluşumu NH 4+ tarafından donör-alıcı mekanizması)
5. Amonyak uygulaması
Üretim hacimleri açısından amonyak ilk sıralarda yer almaktadır; Her yıl dünya çapında bu bileşikten yaklaşık 100 milyon ton alıyor. Amonyak sıvı halde veya sulu bir çözelti olarak mevcuttur - genellikle %25 NH içeren amonyak suyu 3 . Gübreler ve çeşitli başka ürünler yapmak için kullanılan nitrik asit üretmek için de büyük miktarlarda amonyak kullanılır. Amonyak suyu da doğrudan gübre olarak kullanılır ve bazen tarlalar tanklardan doğrudan sıvı amonyak ile sulanır. Amonyaktan çeşitli amonyum tuzları, üre, ürotropin elde edilir. Ayrıca endüstriyel soğutma sistemlerinde ucuz bir soğutucu olarak kullanılır.
Amonyak ayrıca naylon ve kapron gibi sentetik lifler üretmek için kullanılır. Hafif sanayide pamuk, yün ve ipeğin temizlenmesinde ve boyanmasında kullanılır. Petrokimya endüstrisinde, asidik atıkları nötralize etmek için amonyak kullanılır ve doğal kauçuk endüstrisinde amonyak, lateksin plantasyondan fabrikaya taşınması sırasında korunmasına yardımcı olur. Solvay yöntemiyle soda üretiminde de amonyak kullanılmaktadır. Çelik endüstrisinde, nitrürleme için amonyak kullanılır - çeliğin yüzey katmanlarının sertliğini önemli ölçüde artıran nitrojen ile doygunluğu.
Doktorlar sulu amonyak çözeltileri (amonyak) kullanırgünlük pratikte: amonyağa batırılmış bir pamuklu çubuk, bir kişiyi baygınlıktan çıkarır. İnsanlar için böyle bir dozda amonyak tehlikeli değildir.
3. Çalışılan materyalin konsolidasyonu
1. Şemaya göre dönüşümleri gerçekleştirin:
a) Azot → Amonyak → Nitrik oksit (II)
b) Amonyum nitrat → Amonyak → Azot
c) Amonyak → Amonyum klorür → Amonyak → Amonyum sülfat
OVR için, RIO için tam, iyonik denklemler için bir e-denge oluşturun.
2. Amonyak üreten kimyasal reaksiyonlar için dört denklem yazın.
4. Ödev
S. 24, ör. 2.3; Ölçek
NH3 formülüne sahip hidrojen nitrür, amonyak olarak adlandırılır. Keskin bir kokusu olan hafif (havadan daha hafif) bir gazdır. Molekülün yapısı amonyağın fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler.
Yapı
Amonyak molekülü bir nitrojen atomu ve üç hidrojen atomundan oluşur. Hidrojen ve azot atomları arasındaki bağlar kovalenttir. Amonyak molekülü üçgen piramit şeklindedir.
Azotun 2p yörüngesinde üç serbest elektron vardır. Üç hidrojen atomu onlarla hibridizasyona girerek sp3 hibridizasyon tipini oluşturur.
Pirinç. 1. Amonyak molekülünün yapısı.
Bir hidrojen atomunun yerini bir hidrokarbon radikali (C n H m) alırsa, yeni bir organik madde, bir amin elde edilecektir. Sadece bir hidrojen atomu değil, üçü de değiştirilebilir. İkame edilmiş atomların sayısına bağlı olarak üç tip amin vardır:
- öncelik(metilamin - CH3NH2);
- ikincil(dimetilamin - CH3-NH-CH3);
- üçüncül(trimetilamin - CH3-N- (CH 3) 2).
C 2 H 4 , C 6 H 4 , (C 2 H 4) 2 ve birkaç karbon ve hidrojen atomu içeren diğer maddeler amonyak molekülüne katılabilir.
Pirinç. 2. Aminlerin oluşumu.
Amonyak ve aminlerin bir çift serbest nitrojen elektronu vardır, bu nedenle iki maddenin özellikleri benzerdir.
Fiziksel
Amonyağın ana fiziksel özellikleri:
- renksiz gaz;
- Güçlü koku;
- suda iyi çözünürlük (bir hacim su için 20°C'de 700 hacim amonyak, 0°C - 1200'de);
- havadan daha hafif.
Amonyak -33°C'de sıvılaşır ve -78°C'de katı hale gelir. Konsantre solüsyon %25 amonyak içerir ve 0.91 g/cm3 yoğunluğa sahiptir. Sıvı amonyak inorganik ve organik maddeleri çözer, ancak elektriği iletmez.
Doğada, azot içeren organik maddelerin (proteinler, üre) bozunması ve ayrışması sırasında amonyak açığa çıkar.
Kimyasal
Amonyak bileşimindeki azotun oksidasyon derecesi -3, hidrojen - +1'dir. Amonyak oluştuğunda, hidrojen azotu oksitler ve ondan üç elektron alır. Kalan nitrojen elektron çifti ve hidrojen atomlarının kolay ayrılması nedeniyle amonyak, basit ve karmaşık maddelerle reaksiyona giren aktif bir bileşiktir.
Ana kimyasal özellikler tabloda açıklanmıştır.
|
Etkileşim |
reaksiyon ürünleri |
denklem |
|
oksijen ile |
Azot oluşturmak için yanar veya bir katalizör (platin) varlığında oksijenle reaksiyona girerek nitrik oksit oluşturur |
4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O; 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O |
|
halojenler ile |
azot, asit |
2NH 3 + 3Br 2 → N 2 + 6HBr |
|
Amonyum hidroksit veya amonyak |
NH3 + H2O → NH40H |
|
|
asitler ile |
amonyum tuzları |
NH3 + HCl → NH4Cl; 2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4) 2 SO 4 |
|
Metalin yerini alarak yeni bir tuz oluşturur. |
2NH 3 + CuSO 4 → (NH 4) 2 SO 4 + Cu |
|
|
metal oksitler ile |
Metali geri yükler, nitrojen oluşur |
2NH 3 + 3CuO → 3Cu + N 2 + 3H 2 O |
Rapor Değerlendirmesi
Ortalama puanı: 4.3. Alınan toplam puan: 262.