Nh4Oh класс – Урок №28. Аммиак. Физические и химические свойства аммиака, получение, применение.

Гидроксид аммония: свойства и все характеристики

Общие сведения о гидроксида аммония

Аммиак очень хорошо растворяется в воде (при 20^oС один объем воды растворяет около 700 объемов NH₃). Хорошая растворимость объясняется образованием водородной связи между молекулами аммиака и воды. Поскольку молекула NH₃ – лучший акцептор протона, чем H₂O, то в растворе имеет место ионизация:

Появление ионов OH^— создает щелочную среду раствора. Но, как это видно из значения константы основности

K_b = [NH₄⁺]×[OH^—] / [NH₃×H₂O] = 1,8×10^-5, pK_b = 4,76

реакция протекает в незначительной степени. В растворе с молярной концентрацией аммиака 1 моль/л ионизируется, например, всего лишь 0,4% молекул NH₃ и H₂O.

При взаимодействии ионов NH₄⁺иOH^— вновь образуются молекулы NH₃ и H₂O, между которыми имеет место водородная связь. Следовательно, ионное соединение NH

4OH(гидроксид аммония) не существует, как не существуют гидроксид оксония OH₃OH и дигидронитрид аммония NH₄NH₂.

Из водных растворов аммиака выделяются два кристаллогидрата NH₃×H₂O и 2NH₃×H₂O, устойчивые лишь при низкой температуре. Молекулы аммиака и воды связаны в кристаллогидратах водородной связью. Так, NH₃×H₂O имеет структуру, в которой основой являются цепи из молекул воды, объединенных водородными связями. Цепи объединяются между собой в трехмерную решетку молекулами аммиака также посредством водородных связей:

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Аммиачная вода: получение, формула, применение

Бесцветный газ с резким запахом аммиак NH₃ не только хорошо растворяется в воде с выделением тепла. Вещество активно взаимодействует с молекулами H₂O с образованием слабой щелочи. Раствор получил несколько названий, одно из них — аммиачная вода. Соединение обладает удивительными свойствами, которые заключаются в способе образования, составе и химических реакциях.

Образование иона аммония

Формула аммиачной воды — NH₄OH. В составе вещества присутствует катион NH_4⁺, который образован неметаллами – азотом и водородом. Атомы N в молекуле аммиака используют для образования ковалентных полярных связей только 3 из 5 внешних электронов, а одна пара остается невостребованной. В сильно поляризованной молекуле воды протоны водорода H⁺ слабо связаны с кислородом, один из них становится донором свободной электронной пары азота (акцептора).

Образуется ион аммония с одним положительным зарядом и особым типом слабой ковалентной связи – донорно-акцепторной. По своим размерам, заряду и некоторым другим особенностям он напоминает катион калия и ведет себя подобно щелочным металлам. Необычное в химическом плане соединение реагирует с кислотами, образует соли, имеющие важное практическое значение. Названия, в которых отражены особенности получения и свойства вещества:

• аммиачная вода;
• гидроксид аммония;
• гидрат аммиака;
• едкий аммоний.

Меры предосторожности

Необходимо соблюдать осторожность при работах с аммиаком и его производными. Важно помнить:

1. Аммиачная вода имеет неприятный запах. Выделяющийся газ раздражает слизистую поверхность носовой полости, глаз, вызывает кашель.
2. При хранении нашатырного спирта в неплотно закрытых флаконах, ампулах выделяется аммиак.
3. Можно обнаружить без приборов, только по запаху даже небольшое количество газа в растворе и воздухе.
4. Соотношение между молекулами и катионами в растворе изменяется при разных рН.
5. При значении около 7 снижается концентрация токсичного газа NH₃, увеличивается количество менее вредных для живых организмов катионов NH₄⁺

Получение гидроксида аммония. Физические свойства

При растворении аммиака в воде образуется аммиачная вода. Формула этого вещества – NH₄OH, но на самом деле одновременно присутствуют ионы

NH₄⁺, OH^–, молекулы NH₃ и H₂O. В химической реакции ионного обмена между аммиаком и водой устанавливается равновесное состояние. Процесс можно отразить с помощью схемы, на которой противоположно направленные стрелочки указывают на обратимость явлений.

В лаборатории получение аммиачной воды проводят в опытах с азотосодержащими веществами. При смешивании аммиака с водой получается прозрачная бесцветная жидкость. При высоких давлениях растворимость газа увеличивается. Вода больше отдает растворенный в ней аммиак при повышении температуры. Для производственных нужд и сельского хозяйства в промышленных масштабах получают 25-процентное вещество при растворении аммиака. Второй способ предусматривает использование реакции коксового газа с водой.

Химические свойства гидроксида аммония

При соприкосновении две жидкости — аммиачная вода и соляная кислота — покрываются клубами белого дыма. Он состоит из частиц продукта реакции – хлорида аммония. С таким летучим веществом, как соляная кислота, реакция происходит прямо в воздухе.

Слабо-щелочные химические свойства гидрата аммиака:

1. Вещество обратимо диссоциирует в воде с образованием катиона аммония и гидроксид-иона.
2. В присутствии иона NH₄⁺ бесцветный раствор фенолфталеина окрашивается в малиновый цвет, как в щелочах.
3. Химическая реакция нейтрализации с кислотами приводит к образованию солей аммония и воды: NH₄OH + HCl = NH₄Cl + H₂O.
4. Аммиачная вода вступает в реакции ионного обмена с солями металлов, которым соответствуют слабые основания, при этом образуется нерастворимый в воде гидроксид: 2NH₄OH + CuCl₂ = 2NH₄Cl + Cu(OH)₂ (синий осадок)_.

Аммиачная вода: применение в разных отраслях хозяйства

Необычное вещество широко используется в быту, сельском хозяйстве, медицине, промышленности. Технический гидрат аммиака применяется в сельском хозяйстве, производстве кальцинированной соды, красителей и других видов продукции. В жидком удобрении азот содержится в легкоусвояемой растениями форме. Вещество считается наиболее дешевым и эффективным для внесения в предпосевной период под все сельскохозяйственные культуры.

На производство аммиачной воды затрачивается в три раза меньше средств, чем на выпуск твердых гранулированных азотных удобрений. Для хранения и транспортировки жидкости применяются герметически закрытые цистерны из стали. Некоторые виды красок и средств для обесцвечивания волос производятся с использованием едкого аммония. В каждом медицинском учреждении есть препараты с нашатырным спиртом — 10-процентным раствором аммиака.

Соли аммония: свойства и практическое значение

Вещества, которые получают при взаимодействии гидроксида аммония с кислотами, используются в хозяйственной деятельности. Соли разлагаются при нагревании, растворяются в воде, подвергаются гидролизу. Они вступают в химические реакции со щелочами и другими веществами. Наиболее важное практическое значение приобрели хлориды, нитраты, сульфаты, фосфаты и карбонаты аммония.

Очень важно соблюдать правила и меры безопасности, проводя работы с веществами, в составе которых есть ион аммония. При хранении на складах промышленных и сельскохозяйственных предприятий, в подсобных хозяйствах не должно быть соприкосновения таких соединений с известью и щелочами. Если нарушится герметичность упаковок, то начнется химическая реакция с выделением ядовитого газа. Каждый, кому приходится работать с аммиачной водой и ее солями, обязан знать основы химии. При соблюдении требований техники безопасности используемые вещества не принесут вреда людям и окружающей среде.

fb.ru

Действие раствора аммиака (nh5oh)

Под действием раствора аммиака катионы алюминия, хрома, цинка и олова тоже образуют осадки соответствующих гидроксидов, из которых цинка гидроксид, в отличие от остальных гидроксидов этой группы, в избытке аммиака легко растворяется с образованием комплексной соли аммиаката цинка:

Zn(OH)₂↓ + 4 NH₄OH → [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + 4 H₂O

бесцветный

Как уже было отмечено выше, из этой группы гидроксидных соединений хромиты обладают наиболее слабым, а арсениты и арсенаты – наиболее сильными кислотными свойствами. Следовательно, хромиты являются довольно неустойчивыми: при кипячении они легко подвергаются гидролизу с образованием хрома (III) гидроксида даже в слабощелочной среде.

при нагревании

K₃[Cr(OH)₆] Cr(OH)₃ ↓ + 3 KOH

на холоду

Кислотные свойства [Al(OH)₄]‾ несколько сильнее, чем [Cr(OН)₆]³‾. Поэтому алюминаты устойчивее хромитов и при нагревании полностью гидролизуются только в присутствии аммонийных солей:

[Al(OН)₄]‾ + NH₄⁺ → Al(OH)₃↓ + NH₄OH (при нагревании)

Цинкаты и, в особенности, станниты, станнаты, арсенаты и арсениты более устойчивы, чем хромиты и алюминаты и из щелочных растворов осадков не образуют ни при каких условиях. Цинкаты, станниты и станнаты гидролизуются, образуя осадки гидроксидов лишь из нейтральных растворов, а арсенаты и арсениты осадка не дают, даже при нейтрализации раствора.

Следует, кроме того, отметить одну отличительную особенность хрома (III) гидроксида, а именно: свойство его соосаждать и соосаждаться вместе с гидроксидами других металлов и, в связи с этим, в присутствии некоторых катионов (главным образом, цинка, кобальта, никеля) почти полную нерастворимость его в избытке едких щелочей. Например:

1) хрома (III) гидроксид Cr(OH)₃ и цинка гидроксид Zn(OH)₂ порознь очень легко растворяются в разбавленной едкой щелочи; если же катионы хрома и цинка присутствуют совместно, то полученный при действии на них едкой щелочи осадок гидроксидов нерастворим даже в большом избытке осадителя.

2) ни катионы хрома, ни катионы цинка не образуют осадка при действии на них натрия ацетата. Однако если катионы Cr³⁺

и Zn²⁺ присутствуют в растворе совместно, то при взаимодействии их с натрия ацетатом из раствора немедленно выпадает осадок, почти нерастворимый в едких щелочах; аналогичное явление наблюдается при сочетаниях Cr³⁺/Ni²⁺ и Cr³⁺/Co²⁺.

3) осадки гидроксидов и основных ацетатных солей железа и алюминия (Al(OH)₃, FeOH(CH₃COO)₂ ) и т.п. настолько соосаждают хрома (III) гидроксид, что последний в их присутствии также очень трудно переходит в раствор при действии избытка разбавленной едкой щелочи.

Подобное явление объясняется тем, что во всех указанных случаях хром осаждается не в форме хрома (III) гидроксида, а в виде соответствующих ему солей (кобальта хромиты Co(CrO₂)₂, хрома цинката Cr₂(ZnO₂)₃ и т.п.), которые в избытке щелочей растворяются довольно трудно:

1) Cr₂(SO₄)

3 + 3 ZnSO₄ + 12 KOH → Cr₂(ZnO₂)₃↓ + 6 K₂SO₄ + 6 H₂O

2) 2 CrCl₃ + CoCl₂ + 8 KOH → Co(CrO₂)₂↓ + 8 KCl + 4 H₂O

3) 2 Al(OH)₃ + 2 Cr(OH)₃ → Al₂O₃↓ + Cr₂O₃ + 6 H₂O

4) CH₃COONa + H₂О ↔ СH₃COOH + NaOH

3 ZnCl₂ + 2 CrCl₃ + 12 NaOH → Cr₂(ZnO₂)₃↓+ 12 NaCl + 6 H₂O

Отмеченные выше характерные свойства некоторых амфотерных гидроксидов и их щелочных растворов нередко используются в химическом анализе для выделения и обнаружения из растворов катионов, соответствующих этим гидроксидам. Так, например:

1) если при действии на раствор, содержащий смесь катионов IV группы, разбавленной едкой щелочью, окажется, что полученный вначале осадок в избытке щелочи не растворяется, это является признаком того, что в растворе присутствуют и катионы хрома, и катионы цинка; если же осадок в избытке разбавленной щелочи растворяется – один из этих катионов в растворе отсутствует;

2) если на смесь катионов IV группы действовать избытком аммиака, то катионы хрома, алюминия и олова при этом перейдут в осадок, а мышьяк и значительная часть цинка останутся в растворе в виде AsO₄³‾ или AsO₃³‾ и, соответственно, [Zn(NH₃)₄]²⁺;

3) если при действии на раствор, содержащий катионы IV группы, избытком едкой щелочи образовавшийся вначале осадок полностью переходит в раствор, а при добавлении к этому раствору небольшого количества солей хрома осадок в избытке щелочи не растворяется – это является одним из признаков наличия в растворе катионов цинка; если же к исследуемому раствору добавить небольшое количество какой-либо соли цинка, то в этом случае нерастворимость осадка в избытке едкой щелочи будет указывать на наличие в ней хрома;

4) если из раствора требуется удалить катионы цинка, то для этого следует добавить, примерно, эквивалентное количество какой-либо соли хрома и подействовать на этот раствор избытком разбавленной едкой щелочи: при этом весь цинк практически будет соосажден с хрома гидроксидом и т.д.

ОПЫТ: К растворам солей катионов Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺ (по 3-5 капель) добавляют концентрированный раствор аммиака до образования осадков соответствующих гидроксидов, из которых цинка гидроксид, в отличие от остальных, в избытке аммиака легко растворяется.

studfiles.net

Гидроксид аммония и его применение

Мало кому известно, что химическое соединение со сложной формулой Nh5OH под названием гидроксид аммония выступает в нашей обыденной жизни под многими ипостасями. Это и удобрение для картошки и свеклы, это и нашатырный спирт, это и пищевая добавка, скрывающаяся в фабричных продуктах питания под таинственным псевдонимом Е527, и даже… антифриз. Для химической промышленности раствор этого химического соединения добывают синтетическим образом. И сырьем для него служит обычный каменный уголь. В коксовых печах уголь выделяет аммиак, которым и насыщают воду в различных пропорциях.

Как насытишь гидроксид аммония – то из него и получишь. К примеру, E527, который мы так неосмотрительно поглощаем с сомнительного качества батончиками, это 25%-ный раствор аммиака. А 18%-ный раствор некоторые хозяйки и сами применяют – он известен в кулинарии как аммиачная вода. Приблизительно в этом процентном составе вещество подмешивают в корм скоту. Как удобрение аммиачную воду используют в 20,5%-ном растворе. По эффективности она не уступает удобрениям в виде порошка – нитратам и аммиакам.

В промышленности гидроксид аммония применяется в процессе производства красителей, ферросплавов, марганца. Его используют для выработки кальцинированной соды. В строительстве аммиачную воду используют для защиты арматуры от коррозии. Ее также добавляют в цемент, вследствие чего он дольше твердеет и его легко укладывать. Многие водители также имеют дело с раствором этого вещества– его используют для производства антифриза. Оно также незаменимо при выработке селитры.

В медицине гидроксид аммония нашел чуть ли не самое широкое применение. Десятипроцентным раствором выводят из обморока и стимулируют рвоту, поскольку резкий запах аммиака учащает дыхание и поднимает кровяное давление. Однако ватку с нашатырным спиртом нужно подносить к носу больного осторожно: в некоторых, хотя и единичных, случаях, он может, наоборот, вызвать остановку дыхания. Чтобы вызвать рвотный рефлекс, вещество сильно разводят водой – неразведенный нашатырь может вызвать ожоги стенок желудка и пищевода, отрицательно сказаться на печени. При укусах насекомыми, миозите и невралгии этот раствор применяют в качестве примочек, а хирурги перед операцией моют руки в теплой кипяченой воде с нашатырем. Но это вещество противопоказано при некоторых кожных заболеваниях (к примеру, экземах) и не стоит наносить его на кожу с порезами и травмами.

Родственным по звучанию гидроксиду аммония, однако, совершенно отдельным веществом является аммоний углекислый (другое название карбонат аммония). Его также широко применяют в пищевой промышленности, но уже под другим кодовым номером эмульгатора: Е 503. Естественно, производители утверждают, что эмульгатор абсолютно безвреден для здоровья. Еще эмульгатором Е 503 некоторые недобросовестные производители пива заменяют пивные дрожжи. Раньше Е503 для пряников и вафель вырабатывался из мясных отбросов, а теперь его получают путем химического синтеза. Бесцветные кристаллики аммония хозяйки применяют в качестве разрыхлителя теста. Также это соединение используется в огнетушителях и для получения производных солей аммония.

Далекий от химии человек может спутать названия гидроксид аммония и гидроксид кремния. Однако перепутать действительно можно только названия. По виду это последнее вещество выгодно отличается от извлеченного из угля эмульгатора, а по запаху – от нашатырного спирта. Его совершенно нельзя есть. Зато как приятно носить на пальце, шее или в ушах! Гидроксиды и оксиды кремния образуют довольно широкую группу минералов, близких к кварцу. Сюда входят и мерцающий матовым блеском опал, и красный сердолик, и дымчатый халцедон, и аметист или прозрачный, как слеза, горный хрусталь.

fb.ru