Az ammónia vízben kiválóan oldódó gáz: egy literben akár 700 liter gáznemű vegyület is feloldható. Ennek eredményeként nemcsak ammónia-hidrát képződik, hanem hidroxilcsoport-részecskék, valamint ammónium is. Ez egy ion, amely gázmolekulák és a vízből levált hidrogén-protonok kölcsönhatásából származik. Cikkünkben megvizsgáljuk tulajdonságait és alkalmazásait az iparban, az orvostudományban és a mindennapi életben.
Hogyan keletkeznek az ammóniumrészecskék
A kémiai kötések egyik leggyakoribb típusa, amely szervetlen és szerves anyagokra egyaránt jellemző, a kovalens kötés. Kialakulhat átfedő elektronfelhők ellentétes forgással - spinnel, és donor-akceptor mechanizmus segítségével is. Ily módon ammónium keletkezik, melynek képlete NH4+. Ebben az esetben a kémiai kötés egy atom szabad pályájának felhasználásával jön létreés két elektront tartalmazó elektronfelhő. A nitrogén az iont saját negatív részecskepárral látja el, a hidrogén protonnak pedig szabad 1s pályája van. A két elektron közeledtével a nitrogénfelhő általánossá válik számára és a H atom számára, ezt a szerkezetet molekuláris elektronfelhőnek nevezik, amelyben a negyedik kovalens kötés jön létre.
Adományozó-elfogadó mechanizmus
Az elektronpárt adó részecskét donornak, az üres elektroncellát adományozó semleges atomot pedig akceptornak nevezzük. A kialakult kötést donor-akceptornak vagy koordinációnak nevezzük, nem feledve, hogy ez a klasszikus kovalens kötés speciális esete. Az ammóniumion, amelynek képlete NH4+, négy kovalens kötést tartalmaz. Ezek közül három, amely egyesíti a nitrogén- és hidrogénatomokat, a szokásos kovalens faj, az utolsó pedig egy koordinációs kötés. Ennek ellenére mind a négy faj abszolút egyenértékű egymással. A vízmolekulák és a Cu2+ ionok közötti kölcsönhatás hasonlóan megy végbe. Ebben az esetben kristályos réz-szulfát makromolekulája képződik.
Ammóniumsók: tulajdonságok és előállítás
Addíciós reakcióban a hidrogénion és az ammónia kölcsönhatása NH4+ ion képződéséhez vezet. Az NH3 molekula akceptorként viselkedik, ezért kifejezett bázistulajdonságai vannak. A szervetlen savakkal való reakció sómolekulák megjelenéséhez vezet: klorid, szulfát, ammónium-nitrát.
NH3 + HCl=NH4Cl
Az ammónia vízben való oldódása egy ammóniumion képződéséhez is vezet, amelyet a következő egyenlettel kaphatunk meg:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
Ennek eredményeként a hidroxil-részecskék koncentrációja megnő az ammónia vizes oldatában, amelyet ammónium-hidroxidnak is neveznek. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a közeg reakciója lúgossá válik. Meghatározható az indikátor - fenolftalein - segítségével, amely színét színtelenről málnára változtatja. A legtöbb vegyület színtelen, vízben jól oldódó kristályos anyag. Sok megnyilvánulásukban az aktív fémek sóihoz hasonlítanak: lítium, nátrium, rubídium. A legnagyobb hasonlóság a kálium- és az ammóniumsók között található. Ezt a káliumionok és az NH4+ sugarának hasonló nagysága magyarázza. Melegítéskor ammóniagázt képezve bomlanak le.
NH4Cl=NH3 + HCl
A reakció reverzibilis, mivel termékei ismét kölcsönhatásba léphetnek egymással és ammóniumsót képezhetnek. Amikor az ammónium-klorid oldatot felmelegítjük, az NH3 molekulák azonnal elpárolognak, így az ammónia szaga hallható. Ezért az ammóniumionra adott minőségi reakció a sóinak hőbomlása.
Hidrolízis
Az ammóniás víz gyenge bázis tulajdonságait mutatja, ezért az NH4+ részecskéket tartalmazó sók vízzel cserélődnek – hidrolízissel.. Az ammónium-klorid vagy szulfát oldatai enyhén savas reakciót mutatnak, mivel bennükfeleslegben halmozódnak fel a hidrogénkationok. Ha lúgot ad hozzájuk, például nátrium-hidroxidot, akkor a hidroxil-részecskék megkötik a hidrogén protonjait és vízmolekulákat képeznek. Például az ammónium-klorid hidrolízise só és víz közötti cserereakció, amely gyenge elektrolit - NH4OH - képződéséhez vezet.
Ammóniumsók termikus bomlásának jellemzői
Ebbe a csoportba tartozó vegyületek többsége hevítéskor gáznemű ammóniát képez, maga a folyamat visszafordítható. Ha azonban a só kifejezett oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik, például az ammónium-nitrát is ezek közé tartozik, akkor hevítéskor visszafordíthatatlanul nitrogén-monoxiddá és vízzé bomlik. Ez a reakció egy redox reakció, amelyben az ammóniumion a redukálószer, és a nitrátsav savmaradékának anionja az oxidálószer.
Ammóniavegyületek értéke
Mind magát ammóniagázt, mind sóinak nagy részét széles körben alkalmazzák az iparban, a mezőgazdaságban, az orvostudományban és a mindennapi életben. Alacsony nyomáson (kb. 7-8 atm.) a gáz gyorsan cseppfolyósodik, nagy mennyiségű hőt vesz fel. Ezért hűtőegységekben használják. A kémiai laboratóriumokban az ammónium-hidroxidot gyenge illékony bázisként használják, amely alkalmas kísérletekhez. Az ammónia nagy részét nitrátsav és sói - fontos ásványi műtrágyák - nitrát előállítására használják. Az ammónium-nitrát különösen magas nitrogéntartalmú. Pirotechnikában és gyártási bontási munkákban is használjákrobbanóanyagok – ammonálok. Az ammónia, amely ammónium-klorid, alkalmazást talált a galvánelemekben, a pamutszövetek gyártásában és a fémforrasztási eljárásokban.
Az anyag ebben az esetben felgyorsítja az oxidfilmek eltávolítását a fém felületéről, amelyek kloriddá alakulnak vagy redukálódnak. Az orvostudományban a szúrós szagú ammóniát a beteg ájulása utáni eszmélet helyreállítására használják.
Cikkünkben az ammónium-hidroxid és sói tulajdonságait és alkalmazását vizsgáltuk meg a különböző iparágakban és gyógyászatban.
