Какое общее свойство солей аммония обусловлено
Физические свойства солей аммония
Большинство солей аммония – бесцветные твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. По своему строению, цвету и другим свойствам они похожи на соответствующие соли натрия или калия, поскольку ионы Na+, K+ и NH4+ имеют близкие размеры.
Химические свойства солей аммония
Водный раствор аммиака представляет собой слабое основание, поэтому соли аммония гидролизуются в растворах. Растворы солей, образованных аммиаком и сильными кислотами, имеют слабокислую реакцию. Гидролиз иона аммония протекает следующим образом:
NH4+ + H2O ↔ NH4OH + H+
NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+
Присутствие соли аммония в растворе можно обнаружить, нагревая соответствующий раствор, при этом происходит разложение соли – аммиак улетучивается, в чем можно убедиться по характерному резкому запаху.
Термическое разложение солей может протекать двояко – обратимо или необратимо. Соли аммония, анион которых не является окислителем или проявляет слабые окислительные свойства, распадаются обратимо. Например:
NH4Cl↔NH3↑ + HCl
Соли аммония, анион которых проявляет более резко выраженные окислительные свойства, распадаются необратимо: протекает ОВР, в ходе которой ион аммония окисляется, а анион восстанавливается. Например:
NH4NO3 = N2O↑ + 2 H2O
Взаимодействие солей аммония с кислотами и другими солями протекает по обменному механизму. Например:
(NH4)2CO3 + 2HCl → 2NH4Cl + Н2O + CO2 ↑
2NH4+ + CO32− + 2H+ + 2Cl− → 2NH4+ + 2Cl− + Н 2O + CO2 ↑
CO32− + 2H+ → Н2O + CO2 ↑
(NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4 ↓ + 2NH4NO3
2NH4+ + SO42− + Ba2+ + 2NO3− → BaSO4 ↓ + 2NH4+ + 2NO3−
Ba2+ + SO42− → BaSO4 ↓
Качественной реакцией на ион аммония является реакция взаимодействия солей аммония со щелочами при нагревании, в результате чего происходит выделение аммиака, что определяют по характерному резкому запаху (запах «нашатырного спирта»):
NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 ↑ + Н2O
Важнейшие представители
К важнейшим представителям солей аммония относятся сульфат, нитрат и хлорид аммония.
Сульфат аммония ((NH4)2SO4) — бесцветные прозрачные кристаллы (или белый порошок) без запаха. Его получают путем действия серной кислоты на раствор аммиака и по обменной реакции между другими солями:
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
Сульфат аммония нашел широкое применение в качестве минерального удобрения, используется в производстве вискозы, в пищевой промышленности и т.д.
Нитрат аммония (NH4NO3) – кристаллическое вещество белого цвета. В промышленных масштабах нитрат аммония получают действие концентрированной азотной кислоты на безводный аммиак:
NH3 + HNO3 = NH4NO3
Нитрат аммония применяют в качестве минерального удобрения – содержание азота в нем выше, чем в других используемых удобрениях. Он образует взрывчатые смеси с горючими веществами (аммоналы), поэтому его используют для взрывных работ.
Хлорид аммония (нашатырь) (NH4Cl) представляет собой белый кристаллический порошок без запаха. Основной промышленный способ получения хлорида аммония — упаривание маточного раствора, остающегося после отделения гидрокарбоната натрия после реакции, в которой углекислый газ пропускают через раствор аммиака и хлорида натрия:
NH3 + H2O + CO2 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl
Хлорид аммония используется в красильном деле, в ситцепечатании, при паянии и лужении, а также, в гальванических элементах.
Примеры решения задач
Источник
Соли аммония.
Аммоний,
NH
4+ это положительно – заряженный многоатомный ион, который образуется при протонировании (перенос протона от кислоты к основанию) аммиака (NH3).
Ион аммония образуется, когда аммиак, слабое основание, реагирует с кислотами Бренстеда (доноры протонов):
H+ + NH3 →NH4+
Однако, будучи слабокислым, реагирует с основаниями Бренстеда,
возвращаясь к незаряженной молекуле аммиака:
NH4+ + B- → OB- + NH3
Таким образом, обработка концентрированных растворов солей аммония сильным основанием дает аммиак.
Когда аммиак растворяется в воде, его небольшое количество превращается в ионы аммония:
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
- Степень,
до которой аммиак образует ион аммония, зависит от
рН раствора:
– если pH
низкий, равновесие смещается вправо: больше молекул аммиака
превращается в ионы аммония.
– если pH высокий, равновесие сдвигается влево: ион гидроксида отнимает
протон от иона аммония, образуя аммиак.
Важно! Все соли аммония растворимы в воде, кроме гексахлороплатината аммония (раньше использовалось в качестве теста на NH4+)
Наибольшее значение среди солей аммония в промышленности имеют хлорид аммония (NH4Cl), сульфат аммония ((NH4)2SO4), нитрат аммония (NH4NO3), характеристики которых мы сегодня и пройдем.
Хлорид аммония, NH4Cl (аммиачная соль) – белое кристаллическое твердое вещество. хорошо растворим в воде (37%), образует слегка кислый раствор; испаряется без плавления при 340 ° C с образованием равных объемов аммиака и хлористого водорода.
Уровень опасности: раздражающее средство
- Его основное применение – подача азота в удобрениях и в качестве электролита в сухих элементах
- Также широко используется в качестве компонента флюсов для цинкования, лужения и пайки для удаления оксидных покрытий с металлов и, тем самым, улучшения адгезии припоев.
- Он является компонентом многих патентованных лекарств от простуды и средств от кашля благодаря своей эффективности в качестве отхаркивающего средства,
- В ветеринарной медицине его используют для профилактики мочекаменной болезни у коз, крупного рогатого скота и овец.
NH4Cl | |
Получение | 1) CO2 + 2NH3 + 2NaCl + H2O → 2NH4Cl + Na2CO3 2) NH3 + HCl → NH4Cl |
Химические свойства | 1) Разложение: NH4Cl → NH3↑ + HCl↑ 2) С неметаллами: NH4Cl + Cl2 → 4HCl + NCl3 3) С щелочами (Ме АІ): NH4Cl + NaOH →NaCl + NH3 + H2O 4) С щелочами (Ме АІІ): NH4Cl + Ca(OH)2(p)→ CaCl2 + 2NH3 + 2H2O 5) С нерастворимыми основаниями: NH4Cl + Al(OH)3, Cu(OH)2, Cr(OH)3, Fe(OH)3≠ 6) C основаниями (комплексообразующими): NH4Cl + 2Zn(OH)2(T)→ [Zn(NH3)4]Cl2 + ZnCl2 + 4H2O 7) С солями: NH4Cl + Na2S → 2NaCl + NH3 + H2S 8) С солями летучих кислот: NH4Cl + CaCO3 → CaCl2 + 2NH3 + CO2 + H2O 9) С оксидами малоактивных Ме: NH4Cl + 4MeO (T) → MeCl2 + 3Me + N2↑ + 4H2O 10) С оксидами активных Ме: NH4Cl + MeO (T) → MeCl2 + 2NH3 + H2O |
Сульфат аммония (диаммониевая соль серной кислоты) – белое, твердое вещество, без запаха, хорошо растворяется в воде (103,8 гр в 100 гр воды при 100° С), легко впитывает воду (если подвергается воздействию влажного воздуха, образует «струпья» на влажных поверхностях); температура плавления – выше 280° С; используется в процессе фракционирования (разделения) белков.
Уровень опасности: окислитель, раздражающее средство, экологически опасен
- Сульфат аммония широко распространен в качестве пищевой добавки E517 (регулятор кислотности в хлебе), благодаря активации дрожжей
- (NH4)2SO4 используется в качестве удобрения для щелочных почв (при
внесении во влажную почву выделяется
NH
4+, что создает небольшое
количество кислоты, которая снижает рН баланс почвы, а также
способствует выделению азота, который помогает росту растений)
- Наконец, он играет важную роль в разработке вакцин во время процесса очистки. Вакцина DTap, которая защищает детей от дифтерии, столбняка и коклюша, использует для этой цели сульфат аммония.
(NH4)2SO4 | |
Получение | 1) 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 2) (NH4)2CO3 + CaSO4 → (NH4)2SO4 + CaCO3 |
Химические свойства | 1) Разложение: (NH4)2SO4 → NH3↑+ NH4HSO4 (t) 2) C солями: (NH4)2SO4 + 2NaCl → Na2SO4 + 2NH3↑ + 2HCl↑ (t) (NH4)2SO4 + Ca(NO3)2 → 2N2O + 4H2O + CaSO4 (t < 250 C) (NH4)2SO4 + Ca(NO3)2 → 2N2 + O2 + 4H2O + CaSO4 (t > 250 C) 7(NH4)2SO4 + 3Ca(NO3)2 → 8N2 + 18 H2O + 3CaSO4 + 4NH4HSO4 (t > 250 C) |
Нитрат аммония, NH4NO3 (аммиачная селитра, аммониевая соль азотной кислоты) – бесцветное кристаллическое вещество (температура плавления 169,6 ° C); хорошо растворим в воде.
Уровень опасности: окислитель (взрывчатое вещество), раздражающее вещество
- Нагревание водного раствора
разлагает соль до закиси азота (веселящий газ):
NH4NO3 = N2O + 2H2O (реакция Пристли, 190-250 С)
Поскольку твердая
аммиачная селитра может подвергаться взрывному разложению при нагревании
в замкнутом пространстве, на ее транспортировку и хранение были
наложены государственные стандарты.
- Товарный сорт содержит около 33,5% азота, причем все они находятся в формах, пригодных для использования растениями; это наиболее распространенный азотный компонент искусственных удобрений.
- Аммиачная селитра также используется для изменения скорости детонации других взрывчатых веществ, таких как нитроглицерин (в так называемых аммиачных динамитах), или в качестве окислителя в аммоналах, которые представляют собой смеси нитрата аммония и порошкообразного алюминия.
- Применяется в качестве питательного вещества при производстве антибиотиков и дрожжей.
NH4NO3 | |
Получение | 1) HNO3 + NH3 → NH4NO3 2) Ca(NO3)2 + 2NH3 + CO2 + H2O → 2NH4NO3 + CaCO3 |
Химические свойства | 1) Разложение: NH4NO3 → N2O + 2H2O (t = 190 – 240 C) 2NH4NO3 → N2↑ + 2NO↑ + 4H2O↑ (t = 250 -300 C) NH4NO3 → 2N2↑ + O2↑ + 4H2O↑ (t > 350 C, взрыв) 2) С металлами: 3NH4NO3 + 2Al→ 3N2↑ + 6H2O + Al2O3 + Q 3) С основаниями (щелочами): NH4NO3 + NaOH → NH3 + H2O + NaNO3 |
Источник
Аммоний – одно из многочисленных соединений азота. Его соли обладают рядом интересных свойств и находят практическое применение во многих областях человеческой деятельности. Исследованием свойств этого элемента занимается химия. Соли аммония изучаются в разделе исследования взаимодействий азота с другими химическими элементами.
Что такое аммоний
Чтобы узнать, что такое аммоний, следует более внимательно ознакомиться с принципом соединения азота и атомов углерода. Молекула аммиака записывается в виде NH3. Атом азота связан своими ковалентными связями с тремя протонами. Вследствие внутренней структуры азота одна связь остается нераспределенной.
Поэтому NH3 активно вступает в различные ковалентные связи с другими элементами, задействуя нераспределенную электронную пару. Если в соединение вступает ядро водорода, то образуется ион аммония. Схема реакции приведена ниже:
Как можно видеть, в данной реакции молекула аммиака является акцептором одного протона и тем самым ведет себя как основание. Аммоний в свободном виде не существует, так как практически мгновенно распадается на водород и аммиак. Соли аммония получаются в результате взаимодействия этого элемента с другими веществами. Как показывают практические опыты, аммоний вступает в различные соединения с кислотами, нейтрализуя их и образовывая соли аммония. Например, в случае вступления в реакцию с соляной кислотой происходит образование одной из солей этого элемента:
NH3 + HCl = NH4Cl
В результате реакции получается хлорид соли аммония.
Взаимодействие с водой
Аммоний хорошо взаимодействует с водой. В итоге реакции получаются гидраты аммиака усиленной концентрацией ОН-. Химическая запись реакции:
NH3 + H2O → NH4 + OH-
Поскольку количество ионов гидроксогруппы чрезвычайно велико, то водные растворы аммиака обладают щелочной реакцией. Однако по старой химической привычке водный раствор аммиака записывают, как NH4OH. Данное вещество называется гидроксидом аммония, а щелочную реакцию этого соединения рассматривают в виде диссоциации молекул, на которые раскладывается аммиак.
Соли аммония. Свойства и основные характеристики
Большая часть солей NH4 практически бесцветны и довольно хорошо растворяются в воде. Данное соединение обладает многими свойствами металлов, поэтому и соли аммония ведут себя так же, как и соли различных металлов. Вот несколько примеров такого подобия:
– Соли NH4 являются хорошими электролитами. Они подвергаются гидролизу в различных растворах. Эту реакцию можно проследить на примере диссоциации хлорида аммония:
NH4Cl= NH4++ HCl-
– Подвержены гидролизу. В результате получается реакция соли слабого основания и сильной кислоты:
– имеют ионную кристаллическую решетку, обладают электропроводимостью;
– не выдерживают высоких температур и распадаются на составляющие.
Необратимые и обратимые процессы
Распад солей аммония под воздействием температур может быть необратим, либо же представлять собой обратимый процесс. Если анион соли проявляет несильные свойства окислителя, соли распадается обратимо. Классическим примером такой реакции является хлорид аммония: при повышении температуры реакции он в конце концов распадается на собственные исходные элементы – хлористый водород, а также аммиак. Если стенки сосуда не прогревать, на них появляется налет. Так генерируется хлорид аммония.
Другие соли этого элемента, анион в которых имеет ярко выраженные свойства окислителя, распадаются безвозвратно. Стандартным примером такой реакции может служить распад нитрата аммония, который выглядит следующим образом:
NH4NO3 = N2O ↑+ H2O
Поскольку один из продуктов взаимодействия покидает ее поле, реакция прекращается.
Применение аммиака и солей аммония
Весомая доля аммиака, добываемого промышленным путем, идет на применение его в установках для заморозки и охлаждения. Находят соли аммония применение в повседневной жизни и в медицине. Но подавляющая часть аммиака идет на изготовление азотной кислоты и разнообразных азотсодержащих соединений, прежде всего, различных минеральных удобрений.
Азотистые удобрения
Наиболее известные соли производной азота, применение которых в хозяйственной деятельности крайне важно – это сульфат аммония, нитрат аммония, хлорид аммония. Азот – необходимая составляющая часть белков. Этот элемент является обязательным для существования любого живого организма. Растения извлекают азот из плодородного грунта, где этот элемент находится преимущественно в связанном виде. Обычно азот встречается, как соли аммония и соединения азотной кислоты. Растворяясь во влажной почве, эти неорганические соединения попадают в организмы растений и перерабатываются ими в различные белки и аминокислоты. Животные и люди не могут усваивать азот ни в свободном виде, ни в качестве его простых соединений. Для питания и роста им необходим белок, составной частью которого обязательно является азот. Только при участии растений мы получаем столь необходимый нам элемент для жизни и здоровья.
Почвы в естественной среде содержат незначительное количество азота. После сбора каждого урожая вместе с растениями уносится и то малое количество азота, которое прежде находилось в земле. Чтобы ускорить процесс регенерации почвы, и применяются азотистые удобрения.
Сульфат аммония. Формула этого соединения – (NH4)2SO4. Эта соль аммония служит основой для множества удобрений.
Нитрат аммония. Формула этого вещества – NH4NO3. Это также известное удобрение, которое хорошо усваивается растениями. Кроме сельскохозяйственного применения, нитрат аммония используется в военной и горнодобывающей отрасли – на его основе изготавливаются взрывчатые смеси (аммоналы), применяемые для подрывных работ.
Нашатырь
Хлорид аммония. Хорошо известен, как нашатырь. Его химическая формула – NH4Cl. Это соединение хорошо известно в производстве лакокрасочной продукции, в текстильном деле, используется нашатырь и в гальванических элементах. Хорошо известен хлорид аммония пайщикам и лудильщикам. В своей работе они часто задействуют хлористые соли аммония. Применение этого вещества помогает удалить с поверхности металлов тончайшие оксидные пленки. Прикосновение разогретого металла к нашатырю вызывает соответствующую реакцию оксидов – они либо переходят в хлориды, либо восстанавливаются. Хлориды быстро улетучиваются с поверхности металла. Процесс реакции для меди может быть записан следующим образом:
4CuO + 2 NH4Cl = 3Cu + 2CuCl2 + N2 +4H2O.
Аммиак в жидком виде и крепкие растворы солей аммония также применяются в качестве азотных удобрений – содержание азота в них выше, чем в твердых удобрениях, и усваивается растениями он лучше.
Источник
Химия
9 класс
Как было сказано, катион аммония NH4 играет роль катиона металла и образует с кислотными остатками соли: NH4NO3 — нитрат аммония, или аммиачная селитра, (NH4)2SO4 — сульфат аммония и т. д.
Все соли аммония — твёрдые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. По ряду свойств они похожи на соли щелочных металлов, и в первую очередь на соли калия, так как радиусы ионов К+ и NH+4 приблизительно равны.
Соли аммония получают взаимодействием аммиака или его водного раствора с кислотами.
Они обладают всеми свойствами солей, обусловленными наличием кислотных остатков. Например, хлорид или сульфат аммония реагируют соответственно с нитратом серебра или хлоридом бария, образуя при этом характерные осадки. Карбонат аммония взаимодействует с кислотами, так как в результате реакции образуется углекислый газ.
Кроме того, ион аммония обусловливает другое, общее для всех солей аммония свойство: его соли реагируют с щелочами при нагревании с выделением аммиака (рис. 133), например:
или в ионном виде:
Рис. 133.
Качественная реакция на ион аммония
Эта реакция является качественной реакцией на соли аммония, так как образующийся аммиак легко обнаружить (какими способами это можно сделать?).
Лабораторный опыт № 31
Распознавание солей аммония
Налейте в одну пробирку раствор хлорида натрия, а в другую — раствор хлорида аммония (1—2 мл). Затем добавьте в каждую пробирку по 1—2 мл раствора щёлочи и подогрейте содержимое пробирок на спиртовке (используйте держатель). Поднесите к отверстию пробирок влажную красную лакмусовую бумажку или влажную полоску универсального индикатора. Что наблюдаете? Как называется подобная реакция? Как ещё можно обнаружить выделяющийся в результате подобной реакции аммиак? Запишите уравнения реакций.
Третья группа свойств солей аммония — это их способность разлагаться при нагревании с выделением газообразного аммиака, например:
В этой реакции образуется также газообразный хлороводород, который улетучивается вместе с аммиаком, а при охлаждении вновь соединяется с ним, образуя соль, т. е. при нагревании в пробирке сухой хлорид аммония как бы возгоняется, но на холодных стенках верхней части пробирки снова оседает в виде белых кристалликов NH4Cl (рис. 134).
Рис. 134.
Возгонка хлорида аммония
Основные области применения солей аммония были показаны ранее (см. рис. 132).
Здесь обратим ваше внимание на то, что почти все соли аммония используют в качестве азотных удобрений. Как вы знаете, растения способны усваивать азот только в связанном виде, т. е. в виде ионов NH+4 или NO-3. Замечательный русский агрохимик Д. Н. Прянишников выяснил, что если у растения есть выбор, то оно предпочитает катион аммония нитрат-аниону, поэтому использование солей аммония в качестве азотных удобрений особенно эффективно. Очень ценным азотным удобрением является нитрат аммония NH4NO3.
Отметим другие области применения некоторых солей аммония.
Хлорид аммония NH4Cl используют при паянии, так как он очищает поверхность металла от оксидной плёнки и к ней хорошо пристаёт припой.
Гидрокарбонат аммония NH4HCO3 и карбонат аммония (NH4)2CO3 применяют в изготовлении кондитерских изделий, так как эти соединения легко разлагаются при нагревании и образуют газы, разрыхляющие тесто и делающие его пышным:
Нитрат аммония NH4NO3 в смеси с порошками алюминия и угля используют в качестве взрывчатого вещества — аммонала, который широко применяют при разработке горных пород.
Новые слова и понятия
- Соли аммония.
- Свойства солей аммония, обусловленные ионом аммония, кислотных остатков. Разложение солей аммония.
- Качественная реакция на ион аммония.
- Хлорид, нитрат, карбонат аммония и их применение.
Задания для самостоятельной работы
- Напишите уравнения реакций (в молекулярной и ионной формах) между растворами веществ: а) сульфат аммония и хлорид бария; б) хлорид аммония и нитрат серебра.
- Напишите уравнения реакций, характеризующих свойства карбоната аммония: взаимодействия с кислотой, щёлочью, солью; реакции разложения. Первые три уравнения запишите также в ионной форме.
- С многоосновными кислотами аммиак образует не только средние, но и кислые соли. Напишите формулы кислых солей, которые он может дать при взаимодействии с фосфорной кислотой. Назовите их и напишите уравнения диссоциации этих солей.
- Составьте молекулярные и, где это возможно, ионные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие переходы:
- Определите количество вещества, объём (н. у.) и массу аммиака, необходимого для получения 250 кг сульфата аммония, используемого в качестве удобрения.
Источник