Свойства аммиака
Нитрид водорода с формулой NH3 называют аммиаком. Это легкий газ (легче воздуха) с резким запахом. Структура молекулы определяет физические и химические свойства аммиака.
Содержание
Строение
Молекула аммиака состоит из одного атома азота и трех атомов водорода. Связи между атомами водорода и азота ковалентны. Молекула аммиака имеет форму трехугольной пирамиды.
На 2р-орбитали азота имеется три свободных электрона. Три атома водорода гибридизуются с ними, образуя sp3-тип гибридизации.
Рис. 1. Строение молекулы аммиака.
Если атом водорода заменить углеводородным радикалом (CnHm), получится новое органическое вещество — амин. Можно заменить не один атом водорода, а все три. В зависимости от количества замещенных атомов различают три типа аминов:
- первичный (метиламин — CH3NH2);
- вторичный (диметиламин-СН3-NH-СН3);
- третичный (триметиламин — CH3-N-(CH3) 2).
К молекуле аммиака могут быть присоединены C2H4, C6H4, (C2H4)2 и другие вещества, содержащие несколько атомов углерода и водорода.
Рис. 2. Образование аминов.
Аммиак и амины имеют неподеленную пару электронов азота, поэтому свойства этих двух веществ схожи.
Физические
Основные физические свойства аммиака:
- бесцветный газ;
- сильный запах;
- хорошая растворимость в воде (на объем воды 700 объемов аммиака при 20°С, при 0°С — 1200);
- легче воздуха.
Аммиак сжижается при -33°С и затвердевает при -78°С. Концентрированный раствор содержит 25% аммиака и имеет плотность 0,91 г/см3. Жидкий аммиак растворяет неорганические и органические вещества, но не проводит электричество.
В природе аммиак выделяется при разложении и разложении азотсодержащих органических веществ (белков, мочевины).
Химические
Степень окисления азота в составе аммиака -3, водорода — +1. При образовании аммиака водород окисляет азот, лишая его трех электронов. Благодаря оставшейся паре электронов азота и легкому разделению атомов водорода аммиак является активным соединением, реагирующим с простыми и сложными веществами.
Основные химические свойства описаны в таблице.
|
Взаимодействие |
Продукты реакции |
Уравнение |
|
С кислородом |
Сгорает с образованием азота или реагирует с кислородом в присутствии катализатора (платины) с образованием оксида азота |
– 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O; – 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O |
|
С галогенами |
Азот, кислота |
2NH3 + 3Br2 → N2 + 6HBr |
|
С водой |
Гидроксид аммония или аммиак |
NH3 + H2O → NH4OH |
|
С кислотами |
Соли аммония |
– NH3 + HCl → NH4Cl; – 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 |
|
С солями |
Заменяет металл, образуя новую соль |
2NH3 + CuSO4 → (NH4)2SO4 + Cu |
|
С оксидами металлов |
Восстанавливает металл, образуется азот |
2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O |
Рис. 3. Сжигание аммиака.