Ammoniak is een gas dat uitstekend oplosbaar is in water: in één liter kan tot 700 liter van een gasvormige verbinding worden opgelost. Als resultaat wordt niet alleen ammoniakhydraat gevormd, maar ook deeltjes van hydroxylgroepen, evenals ammonium. Dit is een ion dat ontstaat door de interactie van gasmoleculen en waterstofprotonen die worden afgesplitst van water. In ons artikel zullen we de eigenschappen en toepassingen ervan in de industrie, de geneeskunde en het dagelijks leven bekijken.
Hoe ammoniumdeeltjes worden gevormd
Een van de meest voorkomende soorten chemische bindingen, kenmerkend voor zowel anorganische verbindingen als organische stoffen, is een covalente binding. Het kan zowel worden gevormd door overlappende elektronenwolken met het tegenovergestelde type rotatie - spin, als met behulp van een donor-acceptormechanisme. Op deze manier wordt ammonium gevormd met als formule NH4+. In dit geval wordt de chemische binding gevormd met behulp van de vrije orbitaal van één atoomen een elektronenwolk met twee elektronen. Stikstof voorziet het ion van zijn eigen paar negatieve deeltjes en het waterstofproton heeft een vrije 1s-orbitaal. Op het moment dat twee elektronenwolken naderen, wordt stikstof gemeenschappelijk voor het en het H-atoom. Deze structuur wordt de moleculaire elektronenwolk genoemd, waarin de vierde covalente binding wordt gevormd.
Donor-acceptormechanisme
Een deeltje dat een elektronenpaar levert, wordt een donor genoemd, en een neutraal atoom dat een lege elektronencel afstaat, wordt een acceptor genoemd. De gevormde binding wordt donor-acceptor of coördinatie genoemd, en niet te vergeten dat het een speciaal geval is van de klassieke covalente binding. Het ammoniumion, waarvan de formule NH4+ is, bevat vier covalente bindingen. Hiervan zijn er drie die stikstof- en waterstofatomen combineren de gebruikelijke covalente soorten, en de laatste is een coördinatiebinding. Niettemin zijn alle vier de soorten absoluut gelijkwaardig aan elkaar. De interactie tussen watermoleculen en Cu2+ ionen verloopt op dezelfde manier. In dit geval wordt een macromolecuul van kristallijn kopersulfaat gevormd.
Ammoniumzouten: eigenschappen en productie
Bij een additiereactie resulteert de interactie van een waterstofion en ammoniak in de vorming van een NH4+ ion. Het NH3 molecuul gedraagt zich als een acceptor en heeft daarom uitgesproken base-eigenschappen. De reactie met anorganische zuren leidt tot het verschijnen van zoutmoleculen: chloride, sulfaat, ammoniumnitraat.
NH3 + HCl=NH4Cl
Het proces van het oplossen van ammoniak in water leidt ook tot de vorming van een ammoniumion, dat kan worden verkregen door de vergelijking:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
Als gevolg hiervan neemt de concentratie van hydroxyldeeltjes toe in een waterige oplossing van ammoniak, ook wel ammoniumhydroxide genoemd. Dit leidt ertoe dat de reactie van het medium alkalisch wordt. Het kan worden bepaald met behulp van de indicator - fenolftaleïne, die van kleur verandert van kleurloos in framboos. De meeste verbindingen hebben de vorm van kleurloze kristallijne stoffen, gemakkelijk oplosbaar in water. In veel van hun verschijningsvormen lijken ze op zouten van actieve metalen: lithium, natrium, rubidium. De grootste overeenkomsten zijn te vinden tussen kalium- en ammoniumzouten. Dit wordt verklaard door de vergelijkbare afmetingen van de stralen van kaliumionen en NH4+. Bij verhitting ontleden ze om ammoniakgas te vormen.
NH4Cl=NH3 + HCl
De reactie is omkeerbaar, omdat de producten weer met elkaar kunnen interageren om een ammoniumzout te vormen. Wanneer de ammoniumchloride-oplossing wordt verwarmd, verdampen de NH3-moleculen onmiddellijk, waardoor de geur van ammoniak wordt gehoord. Daarom is een kwalitatieve reactie op het ammoniumion de thermische ontleding van zijn zouten.
Hydrolyse
Ammoniakwater heeft de eigenschappen van een zwakke base, daarom ondergaan zouten die NH bevatten4+ deeltjes een uitwisselingsproces met water - hydrolyse. Oplossingen van ammoniumchloride of sulfaat hebben een licht zure reactie, omdat daarineen overmaat aan waterstofkationen accumuleert. Als je er alkali aan toevoegt, bijvoorbeeld natriumhydroxide, dan zullen hydroxyldeeltjes waterstofprotonen binden om watermoleculen te vormen. De hydrolyse van ammoniumchloride is bijvoorbeeld een uitwisselingsreactie tussen zout en water, wat leidt tot de vorming van een zwak elektrolyt - NH4OH.
Kenmerken van thermische ontleding van ammoniumzouten
De meeste verbindingen van deze groep vormen bij verhitting gasvormige ammoniak, het proces zelf is omkeerbaar. Als het zout echter uitgesproken oxiderende eigenschappen heeft, bijvoorbeeld ammoniumnitraat, dan ontleedt het bij verhitting onomkeerbaar tot stikstofmonoxide en water. Deze reactie is een redoxreactie, waarbij het ammoniumion het reductiemiddel is en het anion van het zuurresidu van nitraatzuur het oxidatiemiddel.
Waarde van ammoniakverbindingen
Zowel ammoniakgas zelf als de meeste van zijn zouten hebben een breed scala aan toepassingen in de industrie, landbouw, geneeskunde en het dagelijks leven. Bij lage druk (ongeveer 7-8 atm.) wordt het gas snel vloeibaar en absorbeert het een grote hoeveelheid warmte. Daarom wordt het gebruikt in koelunits. In chemische laboratoria wordt ammoniumhydroxide gebruikt als een zwakke vluchtige base die handig is voor experimenten. Het grootste deel van de ammoniak wordt gebruikt om nitraatzuur en zijn zouten - belangrijke minerale meststoffen - nitraat te verkrijgen. Ammoniumnitraat heeft een bijzonder hoog stikstofgeh alte. Het wordt ook gebruikt in pyrotechniek en bij sloopwerkzaamheden voor de fabricageexplosieven - ammonals. Ammoniak, dat ammoniumchloride is, wordt toegepast in galvanische cellen, bij de productie van katoenen weefsels en in metaalsoldeerprocessen.
De stof versnelt in dit geval de eliminatie van oxidefilms op het metaaloppervlak, die worden omgezet in chloriden of worden gereduceerd. In de geneeskunde wordt ammoniak, dat een scherpe geur heeft, gebruikt om het bewustzijn te herstellen nadat een patiënt is flauwgevallen.
In ons artikel hebben we de eigenschappen en toepassing van ammoniumhydroxide en zijn zouten in verschillende industrieën en medicijnen onderzocht.
