Amoniak je plyn s vynikající rozpustností ve vodě: v jednom jeho litru lze rozpustit až 700 litrů plynné sloučeniny. V důsledku toho vzniká nejen hydrát amoniaku, ale také částice hydroxylových skupin a také amonium. Jedná se o iont, který je výsledkem interakce molekul plynu a vodíkových protonů odštěpených z vody. V našem článku se budeme zabývat jeho vlastnostmi a aplikacemi v průmyslu, medicíně a každodenním životě.
Jak vznikají částice amonia
Jedním z nejběžnějších typů chemických vazeb, charakteristických pro anorganické sloučeniny i organické látky, je kovalentní vazba. Může vzniknout jak překrýváním elektronových oblaků s opačným typem rotace – spinem, tak pomocí donorsko-akceptorového mechanismu. Tímto způsobem vzniká amonium, jehož vzorec je NH4+. V tomto případě je chemická vazba tvořena pomocí volného orbitalu jednoho atomua elektronový mrak obsahující dva elektrony. Dusík poskytuje iontu svůj vlastní pár záporných částic a proton vodíku má volný 1s orbital. V okamžiku přiblížení se dvou elektronový oblak dusíku stává společným pro něj a atom H. Tato struktura se nazývá molekulární elektronový oblak, ve kterém se tvoří čtvrtá kovalentní vazba.
Mechanismus dárce-akceptor
Částice, která poskytuje pár elektronů, se nazývá donor a neutrální atom, který daruje prázdnou elektronovou buňku, se nazývá akceptor. Vzniklá vazba se nazývá donor-akceptor nebo koordinace, přičemž se nezapomíná, že jde o speciální případ klasické kovalentní vazby. Amonný iont, jehož vzorec je NH4+, obsahuje čtyři kovalentní vazby. Z nich tři, které kombinují atomy dusíku a vodíku, jsou obvyklé kovalentní druhy a poslední je koordinační vazba. Přesto jsou si všechny čtyři druhy navzájem naprosto rovnocenné. Interakce mezi molekulami vody a ionty Cu2+ probíhá podobně. V tomto případě se vytvoří makromolekula krystalického síranu měďnatého.
Amonné soli: vlastnosti a výroba
Při adiční reakci vede interakce vodíkového iontu a amoniaku k vytvoření iontu NH4+ iontu. Molekula NH3 se chová jako akceptor, proto má výrazné vlastnosti báze. Reakce s anorganickými kyselinami vede ke vzniku molekul solí: chlorid, síran, dusičnan amonný.
NH3 + HCl=NH4Cl
Proces rozpouštění amoniaku ve vodě také vede ke vzniku amonného iontu, který lze získat rovnicí:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
V důsledku toho se zvyšuje koncentrace hydroxylových částic ve vodném roztoku amoniaku, nazývaném také hydroxid amonný. To vede k tomu, že se reakce média stává alkalickou. Lze ji určit pomocí indikátoru - fenolftaleinu, který mění svou barvu z bezbarvé na malinovou. Většina sloučenin má formu bezbarvých krystalických látek, snadno rozpustných ve vodě. V mnoha svých projevech připomínají soli aktivních kovů: lithium, sodík, rubidium. Největší podobnosti lze nalézt mezi draselnými a amonnými solemi. To je vysvětleno podobnou velikostí poloměrů draselných iontů a NH4+. Při zahřívání se rozkládají za vzniku plynného čpavku.
NH4Cl=NH3 + HCl
Reakce je vratná, protože její produkty mohou opět vzájemně interagovat za vzniku amonné soli. Když se roztok chloridu amonného zahřeje, molekuly NH3 se okamžitě odpaří, takže je slyšet zápach čpavku. Kvalitativní reakcí na amonný iont je tedy tepelný rozklad jeho solí.
Hydrolýza
Amoniaková voda má vlastnosti slabé zásady, proto soli obsahující částice NH4+ procházejí procesem výměny s vodou – hydrolýzou. Roztoky chloridu amonného nebo síranu amonného mají mírně kyselou reakci, protože v nichhromadí se přebytek vodíkových kationtů. Pokud k nim přidáte zásadu, například hydroxid sodný, pak hydroxylové částice navážou protony vodíku za vzniku molekul vody. Například hydrolýza chloridu amonného je výměnná reakce mezi solí a vodou, která vede k vytvoření slabého elektrolytu - NH4OH.
Vlastnosti tepelného rozkladu amonných solí
Většina sloučenin této skupiny po zahřátí tvoří plynný amoniak, samotný proces je vratný. Pokud má však sůl výrazné oxidační vlastnosti, například dusičnan amonný je jednou z nich, pak se při zahřátí nevratně rozloží na oxid dusnatý a vodu. Tato reakce je redoxní reakce, ve které je amonný ion redukčním činidlem a anion kyselého zbytku dusičnanové kyseliny je oxidačním činidlem.
Hodnota sloučenin amoniaku
Jak samotný plynný čpavek, tak většina jeho solí má široké uplatnění v průmyslu, zemědělství, medicíně a každodenním životě. Při nízkém tlaku (asi 7–8 atm.) plyn rychle zkapalňuje a absorbuje velké množství tepla. Proto se používá v chladicích jednotkách. V chemických laboratořích se hydroxid amonný používá jako slabá těkavá báze vhodná pro experimenty. Většina amoniaku se používá k získání kyseliny dusičnanové a jejích solí - důležitých minerálních hnojiv - dusičnanů. Dusičnan amonný má zvláště vysoký obsah dusíku. Používá se také v pyrotechnice a při demoličních pracích pro výrobuvýbušniny – čpavek. Amoniak, což je chlorid amonný, našel uplatnění v galvanických článcích, při výrobě bavlněných tkanin a při procesech pájení kovů.
Látka v tomto případě urychluje eliminaci oxidových filmů na povrchu kovu, které se přeměňují na chloridy nebo jsou redukovány. V lékařství se čpavek, který má štiplavý zápach, používá jako prostředek k obnovení vědomí poté, co pacient omdlí.
V našem článku jsme zkoumali vlastnosti a použití hydroxidu amonného a jeho solí v různých průmyslových odvětvích a medicíně.
