Аммиак n-3
NH3
Физические св-ва:
Бесцветный газ с резким запахом, очень хорошо растворим в воде. Т. кипения: -33оС. Ядовит. 10% р-р аммиака в воде-нашатырный спирт (Применяется как лекарственное средство и для бытовых нужд).
Строение молекулы:
Молекула аммиака имеет форму тригональной
пирамиды с атомом азота в вершине. Три
неспаренных p-электрона атома азота
участвуют в образовании полярных
ковалентных связей с 1s-электронами трёх
атомов водорода (связи N−H), четвёртая
пара внешних электронов является не
поделённой, она может образовать
донорно-акцепторную связь с ионом
водорода, образуя ион аммония NH4+.
Благодаря тому, что не связывающее
двухэлектронное облако строго
ориентировано в пространстве, молекула
аммиака обладает высокой полярностью,
что приводит к его хорошей растворимости
в воде.
Способы получения
В лаборатории:
Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:
Обычно лабораторным способом аммиак получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью:
Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром.
Очень сухой аммиак можно получить, растворяя в нём металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление (при комнатной температуре давление насыщенных паров аммиака около 10 атмосфер). В промышленности аммиак осушают в абсорбционных колоннах.
В промышленности
Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:
+
91,84 кДж
Проце́сс Хабера-Боша — промышленный процесс (изобретен Фрицем Хабером и Карлом Бошем), в котором атмосферный азот «связывается» путем синтеза аммиака. Смесь азота и водорода пропускается через нагретый катализатор (пористое железо с примесями Al2O3 и K2O)под давлением около 1000 атмосфер. При этом за счет высокого давления равновесие в реакции N2+3H2 ↔ 2NH3 смещается в сторону аммиака.
Важным свойством процесса Габера является его безотходность. Реакция образования аммиака из водорода и азота равновесная и экзотермическая, поэтому при высоких температурах ,необходимых для достижения приемлемой скорости реакции, равновесие смещается в сторону азота и водорода, и выход аммиака за один проход катализатора в промышленных условиях не превышает 14-16%. Поэтому образовавшуюся смесь охлаждают до конденсации аммиака, жидкий аммиак отделяют сепаратором (аппарат, производящий разделение продукта на фракции с разными характеристиками), а оставшуюся смесь водорода и азота направляют на рециркуляцию - вновь нагревают и пропускают через катализатор. Таким образом, в процессе Габера теоретический выход в реакции синтеза аммиака составляет 100%.
Несмотря на то что реакция синтеза аммиака - экзотермическая, процесс Габера очень энергоемкий: средний расход электрической энергии на производство 1 т аммиака – 3200 кВт•ч. Энергия затрачивается на сжатие и нагрев смеси азота и водорода, и частично рассеивается в тепло при охлаждении, необходимом для конденсации и отделения аммиака.
Химические св-ва
Реакции с кислотами
Взаимодействуя с кислотами даёт соответствующие соли аммония:
(Нитра́т
аммо́ния;
аммиачная
селитра)
NH3(г) + H2O + CO2(г) = NH4HCO3 (Гидрокарбонат аммония;разрыхлитель для теста)
NH3(г) +HCl(г)= NH4Cl(т) (Хлорид аммония, нашаты́рь)
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4(Сульфат аммония)
Реакция с активными металлами:
Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды. Соединения, содержащие ионы NH2−, называются амидами, NH2− — имидами, а N3− — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:
Восстановительные:
При нагревании аммиак проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:
[комментарий к нижним реакциям]
2NH3 + 3CuO = 3Cu + N2 + 3H2O
NH3 + 3I2 = NI3 + 3HI
NH3 + Cl2 = NCl3 + NH4Cl (УРАВНЯТЬ)