Аммиак

Конспект

Аммиак

Ключевые слова конспекта: аммиак, строение молекулы, свойства, соли аммония, запах аммиака, гипс, азотная кислота, мочевина.

Водородным соединением азота является аммиак NH3. Аммиак – вещество молекулярного строения. Его электронная и графическая формулы изображены на рисунке.

В молекуле NH3 тип химической связи – ковалентный полярный. Электронная плотность смещена к атому азота, на атоме азота – частичный отрицательный заряд δ–, на атомах водорода – частичный положительный заряд δ+.

В молекуле аммиака одинарные связи, так как на атоме азота в молекуле NH3 имеется неподелённая электронная пара.

Выступая в качестве донора электронной пары, атом азота может участвовать в образовании по донорно–акцепторному механизму четвёртой ковалентной связи с другими атомами или ионами, обладающими электроноакцепторными свойствами. Именно поэтому аммиак реагирует с кислотами.

Молекула аммиака способна присоединять протон (или ион гидроксония). При этом возникает четвёртая ковалентная связь с атомом водорода по донорно–акцепторному механизму. В результате образуется ион аммония:

При обычных условиях аммиак – бесцветный газ с резким характерным раздражающим запахом. Aммиaк легче воздуха.

Аммиак кипит при температуре –33,3 °С, его температура плавления –77,7 °С. Аммиaк легко сжижается при охлаждении и повышении давления.

Он обладает чрезвычайно высокой растворимостью в воде: в одном объёме воды растворяется около 1200 объёмов аммиака при 0 °С, а при +20 °С – 700 объёмов.

Разбавленные растворы аммиака (3–10%) называются нашатырным спиртом, концентрированные растворы (18,5–25%) – аммиачной водой.

При работе с аммиаком надо помнить, что даже незначительное содержание его приводит к раздражению слизистой оболочки носа, горла и т. д.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АММИАКА

Рассмотрим химические свойства аммиака с позиций окислительно-восстановительных и кислотно-основных взаимодействий.

В молекуле аммиака азот находится в низшей степени окисления (–3), поэтому за счёт азота аммиак обладает только восстановительными свойствами.

Если пропустить ток аммиака по трубке, вставленной в другую широкую трубку, по которой проходит кислород, то аммиак можно зажечь; он горит бледным зеленоватым пламенем. При горении аммиака образуется свободный азот:

В присутствии катализатора (сплав Pt и Rh) NH3 окисляется кислородом с образованием NO:

Этот процесс является одной из стадий промышленного получения азотной кислоты.

Аммиаком можно восстановить некоторые неактивные металлы или металлы средней активности из их оксидов:

В кислотно-основных взаимодействиях аммиак проявляет основные свойства. Он взаимодействует с кислотами с образованием солей аммония:

  • NH3 + НCl = NH4Cl (хлорид аммония)
  • 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 (сульфат аммония)
  • NH3 + H2SO4 = NH4HSO4 (гидросульфат аммония)

При растворении аммиака в воде устанавливается следующая совокупность равновесных состояний:

Поэтому водные растворы аммиака имеют щелочную реакцию.

ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АММИАКА

Промышленным способом получения аммиака является его синтез из азота и водорода:

Сырьём является азот, полученный перегонкой жидкого воздуха, и водород, чаще всего получаемый разложением природного газа. Оптимальные условия проведения реакции: t° ≈ 500 °С, р ≈ 1000 атм, катализатор – губчатое железо с добавками (промоторами) К2O, Al2O3. В таких условиях выход аммиака составляет около 50%.

Лабораторным способом получения аммиака является взаимодействие солей аммония со щелочами при нагревании:

Эта реакция также является качественной реакцией на ион аммония. Её признак – появление запаха аммиака.

Образовавшийся аммиак хорошо растворяется в воде.

Для получения аммиака в лаборатории лучше брать сульфат аммония и гидроксид кальция, тогда образующийся сульфат кальция связывает воду, образуется гипсCaSO4 • 2H2O. Иногда вместо щёлочи используется натронная известь – смесь СаО и NaOH. Реакцию ведут при нагревании:

(NH4)2SO4 + Са(ОН)2 = CaSO4 + 2NH3↑ + 2H2O

Аммиак применяется для получения азотной кислоты HNO3, мочевины (H2N–СО–NH2) – ценного удобрения, для получения соды (Na2CO3) по аммиачному методу, для аминирования органических веществ.

Жидкий аммиак и его водные растворы используются как жидкие удобрения. Аммиак применяется как хладагент в холодильниках (NH3 легко сжижается, а затем испаряется с поглощением большого количества теплоты).

В медицине используется 10%-й раствор – нашатырный спирт.

СОЛИ АММОНИЯ

Соли аммония, как и другие соли, являются ионными соединениями, образованными катионами аммония NH4+ и анионами кислотных остатков. По многим свойствам соли аммония похожи на соли натрия и калия. При обычных условиях это твёрдые кристаллические вещества, бесцветные, если анион кислотного остатка не обусловливает какую–либо окраску.

Соли аммония разлагаются при нагревании. Состав продуктов реакции термического разложения зависит от природы кислотного остатка (аниона):

а) если соль аммония образована летучей кислотой и её анион не является сильным окислителем, то такая соль полностью разлагается с образованием соответствующих газов:

б) если в состав соли аммония входит анион, обладающий окислительной способностью, то при нагревании происходит окислительно–восстановительная реакция. Так, при нагревании нитрата или нитрита аммония происходит конпропорционирование (в результате степени окисления азота «сходятся»):

А нагревание дихромата аммония приводит к образованию оксида хрома(III), эту реакцию часто используют для имитации «вулканчика»:

Соли аммонию реагируют со щелочами с образованием аммиака:

Данную реакцию можно рассматривать как качественную на наличие ионов аммония. При нагревании аммиак улетучивается за счёт уменьшения его растворимости. Это легко определяется по характерному запаху аммиака и по окрашиванию влажной лакмусовой бумаги в синий цвет.

Конспект урока «Аммиак. Соли аммония».

Следующая тема: «».

Источник: https://uchitel.pro/%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D0%B0%D0%BA-%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%B8-%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%8F/

Урок №28. Аммиак. Физические и химические свойства аммиака, получение, применение. – ХиМуЛя.com

Аммиак

Аммиак – NH3

Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрестке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH2)2CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро.

Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали нашатырь NH4Cl, который при нагревании испаряет аммиак.

1. Строение молекулы

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды сатомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентныхсвязей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая паравнешних электронов является неподелённой, она может образоватьдонорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуя ион аммония NH4+.

Вид химической связи: ковалентная полярная, три одинарные σ – сигма связи N-H

2. Физические свойства аммиака

При нормальных условиях— бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почтивдвое легче воздуха, ядовит. Пофизиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего инейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызватьтоксический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы.

Пары аммиака сильно раздражаютслизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это мы ивоспринимаем как резкий запах. Пары аммиака вызывают обильное слезотечение,боль в глазах, химический ожог конъюктивы и роговицы, потерю зрения, приступыкашля, покраснение и зуд кожи.

Растворимость NH3 в воде чрезвычайновелика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёмеводы.

3. Получение аммиака

В лабораторииВ промышленности
Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:NH4Cl + NaOH = NH3↑ + NaCl + H2O(NH4)2SO4 + Ca(OH)2 = 2NH3↑ + CaSO4 + 2H2OВнимание! Гидроксид аммония неустойчивое основание, разлагается: NH4OH ↔ NH3↑ + H2OПри получении аммиака держите пробирку – приёмник дном кверху, так как аммиак легче воздуха:Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г) + 45,9  кДжУсловия:катализатор – пористое железотемпература – 450 – 500 ˚Сдавление – 25 – 30 МПа Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода).

4. Химические свойства аммиака

Для аммиака характерны реакции:

  1. сизменением степени окисления атома азота (реакции окисления)
  2. безизменения степени окисления атома азота (присоединение)
Реакции с изменением степени окисления атома азота (реакции окисления)N-3 → N0 → N+2 NH3 – сильный восстановитель.
с кислородом1. Горение аммиака (при нагревании)4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H202. Каталитическое окисление амииака (катализатор PtRh, температура)4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O- Эксперимент ” Окисление аммиака вприсутствии оксида хрома”
с оксидами металлов2 NH3  + 3CuO = 3Cu + N2 + 3 H2O
с сильными окислителями2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl (при нагревании)
аммиак – непрочное соединение, при нагревании разлагается2NH3↔ N2 + 3H2

5. Применение аммиака

По объемам производствааммиак занимает одно из первых мест; ежегодно во всем мире получают около 100миллионов тонн этого соединения. Аммиак выпускается в жидком виде или в видеводного раствора – аммиачной воды, которая обычно содержит 25% NH3.

Огромные количества аммиака далее используются для получения азотной кислоты, которая идет на производство удобрений и множества других продуктов. Аммиачную водуприменяют также непосредственно в виде удобрения, а иногда поля поливают изцистерн непосредственно жидким аммиаком.

Из аммиака получают различные соли аммония, мочевину, уротропин. Его применяют также в качестве дешевогохладагента в промышленных холодильных установках.

Аммиак используетсятакже для получения синтетическихволокон, например, найлона и капрона. В легкой промышленности он используется при очистке и крашении хлопка,шерсти и шелка.

В нефтехимической промышленности аммиак используют длянейтрализации кислотных отходов, а в производстве природного каучука аммиакпомогает сохранить латекс в процессе его перевозки от плантации до завода.Аммиак используется также при производстве соды по методу Сольве.

Всталелитейной промышленности аммиак используют для азотирования – насыщенияповерхностных слоев стали азотом, что значительно увеличивает ее твердость.

Медикииспользуют водные растворы аммиака (нашатырный спирт)в повседневной практике: ватка, смоченная в нашатырном спирте, выводит человекаиз обморочного состояния. Для человека аммиак в такой дозе не опасен.

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1 “Горение аммиака”

Тренажёр №2 “Химические свойства аммиака”

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Осуществить превращения по схеме:

а) Азот→ Аммиак → Оксид азота (II)

б) Нитрат аммония → Аммиак → Азот

в) Аммиак → Хлорид аммония → Аммиак → Сульфат аммония

Для ОВР составить е-баланс, для РИО полные, ионные уравнения.

   №2. Напишите четыре уравнения химических реакций, в результате   которых образуется аммиак.

Источник: https://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/ammiak

Аммиак. Свойства аммиака. Применение аммиака

Аммиак

Не пахнут магазинские цветы? Обработайте их аммиаком. От его паров многие бутоны начинают благоухать. Хотя, запах самого аммиака довольно резок.

Вспоминаются нашатырь и пары мочи. Самыми чуткими к аммиаку цветами являются астры. Их аромат усиливается примерно в 6 раз.

Изменить можно и цвет бутонов. Так, от паров реагента голубые и синие лепестки зеленеют, а красные – чернеют.

Флористам, как говориться, на заметку. Однако, аммиак пригождается и в других сферах деятельности. Узнаем остальные свойства вещества, ознакомимся с путями его применения.

Свойства аммиака

Работая с парами аммиака, стоит быть осторожным. При определенной концентрации смесь реагента с воздухом взрывоопасна.

К тому же, газ токсичен. «Общение» с ним чревато нервными расстройствами, ухудшением слуха, частичной потерей памяти, помутнением хрусталиков глаз. Эти симптомы наблюдаются у людей, работающих на аммиачных производствах.

Пары аммиака всегда устремляются вверх, поскольку газ легче воздуха. Газом вещество является в обычных условиях. Для транспортировки и продажи аммиак сжижают.

Для этого нужно повышенное давление. Получают безводный концентрат. Для него существует 6221-90 ГОСТ.

Сжиженный аммиак в сосудах, все же, имеет газообразную фазу. Под давлением оба состояния вещества находятся в равновесии.

При этом, температура должна быть ниже критической, как и давление. Если будет больше 132-ух градусов и 11-ти мегапаскалей, равновесие нарушится.

Коэффициент объемного сжатия вещества в разы меньше коэффициента его расширения.

Если сосуд заполнен доверху, повышение температуры может привести к давлению в 52 мегапаскаля.

Этого достаточно, чтобы разорвать металлические швы вмещающего сосуда. Соответственно, будет взрыв.

Из концентрата аммиака можно получить раствор аммиака любой насыщенности. Хотя, человечеству пригождается и безводная версия.

Она, к примеру, является одним из азотных удобрений. Кроме азота в веществе присутствует лишь водород. Последнего 3 атома, то есть, формула газа такова: — NH3.

Такое содержание водорода – причина отличной растворимости аммиака в воде. Другие газы этим «похвастаться» не могут.

Между аммиаком и водой образуются прочные водородные связи. Чем насыщеннее раствор, тем больше его растворяющие свойства.

По ним вещество конкурирует с этиловым спиртом, с той лишь разницей, что последний органического происхождения.

Так, аммиак водный, как и концентрат, способны растворить металлы щелочной и щелочноземельной групп.

Итогом реакций становятся темно-синие жидкости. Это результат ионизации валентных электронов и солватации.

Последнее понятие обозначает электростатический контакт между молекулами растворенных металлов и аммиака.

От нашатырного спирта запах аммиака исходит неспроста. Средство является водным раствором гидроксида аммония.

То есть, аммиак – это нашатырный спирт. Гидроксид аммония содержится и в моче, а так же, в продуктах разложения органики.

Именно поэтому, к примеру, неприятно пахнут гниющие массы со дна болот. В них разлагаются остатки растений, рыб, животных.

В тех же прудах аммиак, естественно, смешивается с водой. В растворе присутствует OH-группа.

Значит, смесь способна на щелочную реакцию, является слабым основанием. Растворяет героя статьи и спирт. Аммиак не случайно смешан с ним в нашатыре.

В концентрированном виде нитрид водорода сильно преломляет свет, то есть, меняет направление его лучей.

Еще одно любопытное свойство героя статьи – кипение при минусовых температурах. Должно быть около 34-ех ниже нуля.

Если опустить температуру до 78-ми градусов, жидкость, и вовсе, затвердеет. Получаются белесые хлопья, похожие на снег. Кристаллы вещества имеют правильную, симметричную форму.

Добыча аммиака

Производство аммиака сводится к 100 000 000 тонн ежегодно. Примерно столько же добывают хлора. При этом, аммиак менее токсичен.

В указанный объем аммиака входят вещество, извлеченное из природных источников азота, и синтезированное в искусственных условиях.

Промышленный метод основан на соединении водорода и азота. Аммиак из них получается при температуре не ниже 500-от градусов Цельсия.

Еще одно условие: — давление в 350 атмосфер. Не обойтись и без катализатора. Он ускоряет вялотекущую реакцию, сам в нее не вступая.

Роль катализатора, обычно, выполняет губчатое железо.  Из более дорогих помощников выбирают оксид вольфрама, или платину.

Итоговый выход продукта при взаимодействии простых веществ равен примерно 30-35%.

Это максимум при соблюдении минимально возможной температуры и наибольшего давления. Именно такой дуэт обеспечивает эффективность реакции.

Однако, при нижней температурной планке уменьшается скорость процесса. Поддашь жару, — частично останешься безаммиака, зато, получишь его быстрее.

Синтетический метод производства аммиака практически не оставляет шансов его добыче в природе из продуктов гниения органики. Процесс этот долог.

Аммиак образуется, но быстро улетучивается. В ловушки земной коры газ попадает редко.

Обычно, аммиак понемногу испаряется, что делает природные месторождения неликвидными.

Применение аммиака

Применение вещества в сельскохозяйственной сфере уже упоминалось. Теперь, перейдем к индустрии красоты, вспомнив про аммиак для волос.

Здесь же вспомним, что раствор вещества является слабой щелочью. Отсюда назначение: — обеспечить щелочной Ph краски, в районе 10-ти.

Такая среда способствует набуханию волос, что запускает реакцию разложения перекиси водорода.

Последняя, является осветлителем, поэтому, обязательно используется в оттенках блонд.

Существует краска без аммиака. Однако, производители частично лукавят. Вместо чистого вещества применяются его производные.

Они тоже поднимают Ph до щелочного уровня, но стоят дороже. Соответственно, и краска для волос без аммиака требует затрат.

Однако, потребители готовы к ним, дабы сохранить здоровье шевелюры. Дело в том, что чистый аммиак сильнее раскрывает поры волос.

Они начинают напоминать губку, сгладить поверхность которой можно лишь дорогостоящей силиконовой косметикой, заполняющей пустоты.

Из продуктов питания выраженая щелочь – сода. На ее изготавление, так же, направлен синтез аммиака.

Производят его и для получения азотной кислоты. Аммиак преобразуют в оксид азота.

Последний, окисляют до диоксида. Потом, оксиды проходят абсорбцию водой. Так и получают кислоту.

Формула аммиака, как уже говорилось, лежит в основе создания взрывчатых субстанций.

Вещество нужно и на производстве холодильного оборудования. Его действие основано на испарении сжиженного газа. При этом, поглощается много тепла, что, собственно, и обеспечивает прохладу.

В ювелирном деле также не обошлось без аммиака. Его используют для очистки изделий из золота после полировки пастой ГОИ.

Потребности человечества в аммиаке отражает тенденция его производства. Еще 30 лет назад в год формировали 70 000 000 тонн реагента.

Теперь, как указывалось в главе «Добыча», — 100 000 000. Не поменялись лишь лидеры производства. Это, по-прежнему, США и, теперь уже, Россия.

В справочниках прошлых лет фигурирует, естественно, СССР. Что поменялась стоимость вещества, и гадать не надо. Ознакомимся с актуальным ценником на аммиак.

Цена аммиака

Аммиак купить можно оптом и в розницу. Крупные поставки осуществляют, как правило, тоннами.

За 1000 килограммов просят от 19000 рублей. Небольшие предприятия готовы продавать по килограмму, прося около 30-ти рублей.

В розницу килограммы предлагают редко, тонны не предлагают вовсе. Изучим прейскурант аптек, обратив внимание на нашатырный спирт.

Обычно, его разливают во флаконы по 40 миллилитров. Стоит такой объем от 15-ти до 31-го рубля.

Интересно, что, если встречаются флаконы на 25 и 100 миллилитров, стоят они примерно так же,  от 13-ти до 55-ти рублей.

При этом, стоит учесть, что спиртовой раствор 10-процентный. Сжиженный же аммиак на оптовых поставках концентрированный.

Поэтому, промышленникам приходится задумываться о правильной транспортировке груза. Есть специальные полуприцепы с цистернами.

Возраст емкостей не должен превышать 30-ти лет. Важен и состав сплава для цистерн, ведь аммиак растворяет многие металлы.

Учитывать приходится, так же, давление в резервуаре, температуру. Поэтому, рядом с объявлениями о продаже реагента, как правило, размещают и предложения по продаже и аренде полуприцепов. Без них не обойтись.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/ammiak-svojstva-ammiaka-primenenie-ammiaka/

НеБолеем
Добавить комментарий