Amoniak je plyn s vynikajúcou rozpustnosťou vo vode: v jednom jeho litri možno rozpustiť až 700 litrov plynnej zlúčeniny. V dôsledku toho vzniká nielen hydrát amoniaku, ale aj častice hydroxylových skupín, ako aj amónium. Ide o ión, ktorý vzniká interakciou molekúl plynu a vodíkových protónov odštiepených z vody. V našom článku sa budeme zaoberať jeho vlastnosťami a aplikáciami v priemysle, medicíne a každodennom živote.
Ako vznikajú častice amónia
Jedným z najbežnejších typov chemických väzieb, charakteristických pre anorganické zlúčeniny aj organické látky, je kovalentná väzba. Môže vzniknúť jednak prekrývaním elektrónových oblakov s opačným typom rotácie - spinom, jednak pomocou donorovo-akceptorového mechanizmu. Týmto spôsobom vzniká amónium, ktorého vzorec je NH4+. V tomto prípade je chemická väzba vytvorená pomocou voľného orbitálu jedného atómua elektrónový oblak obsahujúci dva elektróny. Dusík poskytuje iónu svoj vlastný pár negatívnych častíc a protón vodíka má voľný 1s orbitál. V momente priblíženia sa dvom elektrónovým oblakom dusíka stane spoločný pre neho a atóm H. Táto štruktúra sa nazýva molekulárny elektrónový oblak, v ktorom sa tvorí štvrtá kovalentná väzba.
Mechanizmus darcu-akceptora
Častica, ktorá poskytuje pár elektrónov, sa nazýva donor a neutrálny atóm, ktorý daruje prázdnu bunku elektrónu, sa nazýva akceptor. Vzniknutá väzba sa nazýva donor-akceptor alebo koordinácia, pričom sa nezabúda, že ide o špeciálny prípad klasickej kovalentnej väzby. Amónny ión, ktorého vzorec je NH4+, obsahuje štyri kovalentné väzby. Z nich tri, ktoré kombinujú atómy dusíka a vodíka, sú obvyklé kovalentné druhy a posledný je koordinačná väzba. Napriek tomu sú všetky štyri druhy navzájom absolútne rovnocenné. Interakcia medzi molekulami vody a iónmi Cu2+ prebieha podobne. V tomto prípade sa vytvorí makromolekula kryštalického síranu meďnatého.
Amónne soli: vlastnosti a výroba
V adičnej reakcii vedie interakcia vodíkového iónu a amoniaku k vytvoreniu NH4+ iónu. Molekula NH3 sa správa ako akceptor, preto má výrazné bázické vlastnosti. Reakcia s anorganickými kyselinami vedie k vzniku molekúl solí: chlorid, síran, dusičnan amónny.
NH3 + HCl=NH4Cl
Proces rozpúšťania amoniaku vo vode tiež vedie k tvorbe amónneho iónu, ktorý možno získať rovnicou:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
V dôsledku toho sa zvyšuje koncentrácia hydroxylových častíc vo vodnom roztoku amoniaku, nazývanom aj hydroxid amónny. To vedie k tomu, že reakcia média sa stáva zásaditou. Dá sa určiť pomocou indikátora - fenolftaleínu, ktorý mení svoju farbu z bezfarebnej na malinovú. Väčšina zlúčenín má formu bezfarebných kryštalických látok, ľahko rozpustných vo vode. V mnohých svojich prejavoch pripomínajú soli aktívnych kovov: lítium, sodík, rubídium. Najväčšie podobnosti možno nájsť medzi draselnými a amónnymi soľami. Vysvetľujú to podobné veľkosti polomerov draselných iónov a NH4+. Pri zahrievaní sa rozkladajú a vytvárajú plynný amoniak.
NH4Cl=NH3 + HCl
Reakcia je reverzibilná, pretože jej produkty môžu opäť vzájomne interagovať za vzniku amónnej soli. Keď sa roztok chloridu amónneho zahreje, molekuly NH3 sa okamžite odparia, takže je počuť zápach amoniaku. Preto kvalitatívnou reakciou na amónny ión je tepelný rozklad jeho solí.
Hydrolýza
Amoniaková voda má vlastnosti slabej zásady, preto soli obsahujúce častice NH4+ prechádzajú procesom výmeny s vodou – hydrolýzou. Roztoky chloridu amónneho alebo síranu majú mierne kyslú reakciu, pretože v nichhromadí sa nadbytok vodíkových katiónov. Ak k nim pridáte zásadu, napríklad hydroxid sodný, potom častice hydroxylu budú viazať protóny vodíka za vzniku molekúl vody. Napríklad hydrolýza chloridu amónneho je výmenná reakcia medzi soľou a vodou, ktorá vedie k vytvoreniu slabého elektrolytu - NH4OH.
Vlastnosti tepelného rozkladu amónnych solí
Väčšina zlúčenín tejto skupiny po zahriatí vytvára plynný amoniak, samotný proces je reverzibilný. Ak má však soľ výrazné oxidačné vlastnosti, napríklad dusičnan amónny je jedným z nich, potom sa pri zahrievaní nezvratne rozkladá na oxid dusnatý a vodu. Táto reakcia je redoxná reakcia, pri ktorej je amónny ión redukčným činidlom a anión kyslého zvyšku kyseliny dusičnanovej je oxidačným činidlom.
Hodnota zlúčenín amoniaku
Ako samotný plynný amoniak, tak aj väčšina jeho solí má široké uplatnenie v priemysle, poľnohospodárstve, medicíne a každodennom živote. Pri nízkom tlaku (asi 7–8 atm.) sa plyn rýchlo skvapalňuje a absorbuje veľké množstvo tepla. Preto sa používa v chladiacich jednotkách. V chemických laboratóriách sa hydroxid amónny používa ako slabá prchavá zásada vhodná na experimenty. Väčšina čpavku sa používa na získanie kyseliny dusičnany a jej solí - dôležitých minerálnych hnojív - dusičnanov. Dusičnan amónny má obzvlášť vysoký obsah dusíka. Pri výrobe sa používa aj v pyrotechnike a pri demolačných prácachvýbušniny – amonky. Amoniak, čo je chlorid amónny, našiel uplatnenie v galvanických článkoch, pri výrobe bavlnených látok a pri procesoch spájkovania kovov.
Látka v tomto prípade urýchľuje elimináciu oxidových filmov na povrchu kovu, ktoré sa premieňajú na chloridy alebo sa redukujú. V medicíne sa čpavok, ktorý má štipľavý zápach, používa ako prostriedok na obnovenie vedomia po tom, čo pacient omdlie.
V našom článku sme skúmali vlastnosti a použitie hydroxidu amónneho a jeho solí v rôznych priemyselných odvetviach a medicíne.
