Аммиак, соли аммония

АммиакАммиак NH3 — бесцветный газ с резким запахом, легче воздуха, легко сжижается. Растворимость аммиака в воде очень высока: при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении она достигает 700 объемов в 1 объеме воды. Массовая доля аммиака в водном растворе может достигать 25% — аммиачная вода. Разбавленные растворы с массовой долей NH3 5% – 10% — нашатырный спирт. Высокая растворимость в воде и относительно легкая сжижаемость аммиака объясняется полярностью молекулы NH3.

Химические свойства аммиака

1. Восстановительные свойства аммиака.

Аммиак горит в чистом кислороде с образованием азота:

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

В присутствии катализатора (Pt, Rh) аммиак может окисляться глубже — до оксида азота (II):

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

Аммиак может восстанавливать некоторые металлы из оксидов при нагревании:

2NH3 + 3CuO = 3Cu + N2 + 3H2O

2. Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной электронной пары у атома азота.

В водном растворе аммиака щелочная среда:

NH3 + H2O = NH4+ + OH

При взаимодействии аммиака с кислотами образуются соли аммония:

NH3 + HCl = NH4Cl

При нагревании все соли аммония разлагаются:

а) без изменения степени окисления атома азота в катионе аммония (один из продуктов реакции — аммиак):

NH4Cl = NH3 + HCl

NH4HCO3 = NH3 + H2O + CO2

б) с изменением степени окисления атома азота (вместо аммиака образуется азот или его оксид):

NH4NO3 = N2O + H2O

NH4NO2 = N2 + H2O

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 2H2O

Взаимодействие солей аммония с щелочами с выделением аммиака — качественная реакция на катион NH4+:

NH4Cl + NaOH = NH3? + NaCl + H2O

В лаборатории аммиак получают нагреванием аммиачной воды или действием твердых щелочей на твердые соли аммония при нагревании:

Ca(OH)2 (тв.) + 2NH4Cl (тв.) = CaCl2 + 2H2O + 2NH3?

Промышленное производство аммиака

Сырьем для получения аммиака служат азот, выделяемый из воздуха, и водород, получаемый из природного газа. Реакцию синтеза аммиака проводят в колонне синтеза в присутствии катализатора — губчатого железа, при температуре 450°С и давлении 25 – 30 МПа:

N2 + 3H2 = 2NH3 + 92 кДж

Аммиак используется для производства азотной кислоты, минеральных удобрений (например аммиачной селитры NH4NO3, сульфата аммония (NH4)2SO4, мочевины (карбамида) CO(NH2)2), получения соды, многих органических соединений.