Дипломная работа: Аммиак
Азот образует несколько соединений с водородом; из них наибольшее значение имеет аммиак – бесцветный газ с характерным резким запахом (запах «нашатырного спирта»).
В лаборатории аммиак обычно получают, нагревая хлорид аммония с гашеной известью Ca(OH)₂. Реакция выражается уравнением
2NH₄CI+Ca(OH)₂=CaCI₂+2H₂O+2NH₃↑
Выделяющийся аммиак содержит пары воды. Для осушения его пропускают через натронную известь (смесь извести с едким натром).
Масса 1л аммиака при нормальных условиях равна 0,77г. Поскольку этот газ значительно легче воздуха, то его можно собирать в перевернутое вверх дном сосуды.
При охлаждении до -33,5˚С аммиак под обычным давлением превращается в прозрачную жидкость, затвердевающую при -77,8˚С.
Аммиак очень хорошо растворим в воде: 1 объем воды растворяет при комнатной температуре около 700 объёмов аммиака. Концентрированный раствор содержит 25% NH₃ и имеет плотность 0,91 г⁄см³. Раствор аммиака в воде иногда называют нашатырным спиртом. Обычный медицинский нашатырный спирт содержит 10% NH₃. С повышением температуры растворимость аммиака уменьшается, поэтому он выделяется при нагревании из концентрированного раствора, чем иногда пользуются в лабораториях для получения небольших количеств газообразного аммиака.
При низкой температуре из раствора аммиака может быть выделен кристаллогидрат NH₃·Н₂О, плавящийся при -79˚С. Известен также кристаллогидрат состава 2NH₃·H₂O. В этих гидратах молекулы воды и аммиака соединены между собой водородными связями.
В химическом отношении аммиак довольно активен; он вступает во взаимодействие со многими веществами. В аммиаке азот имеет самую низкую степень окисления (-3). Поэтому в реакции, связанные с дальнейшим понижением степени окисления азота, аммиак вступает: он обладает только восстановительными свойствами. Если пропускать ток NH по трубке, вставленной в другую широкую трубку, по которой проходит кислород, то аммиак можно легко зажечь; он горит белым, зеленоватым пламенем. При горении аммиака образуется вода и свободный азот:
4NH₃+3O₂=6H₂O+2N₂
При других условиях аммиак может окисляться до окисления NO.
В отличии от водородных соединений неметаллов VI и VII групп, аммиак не обладает кислотными свойствами. Однако атомы водорода в его молекуле могут замещаться атомами металлов. При полном замещении водорода металлов образуются соединения, называемые нитридами. Некоторые из них, например нитриды кальция и магния, получаются путем непосредственного соединения азота с металлами при высокой температуре:
3Mg+N₂=Mg₃N₂
Многие нитриды полностью гидролизуются водой с образованием аммиака и гидроксида металла. Например:
Mg₃N₂+6H₂O=3Mg(OH)₂+2NH₃↑
При замещении в молекулах аммиака только одного атома водорода металлами образуется амиды металлов. Так, пропуская аммиак над расплавленным натрием, можно получить амид натрия NaNH₂ в виде бесцветных кристаллов:
2NH₃+2Na=2NaNH₂+H₂
Вода разлагает амид натрия:
2NaNH₂+H₂O=NaOH+NH₃↑
Обладая сильными основными и водоотнимающими свойствами, амид натрия нашел применение при некоторых органических синтезах, например, в производстве такого важного красителя, как индиго, и некоторых лекарственных препаратов.
Водород в аммиаке может замещаться также галогенами. Так, при действии нитрид хлора, или хлористый азот, NCI₃
NH₄CI+3CI₂=NCI₃+4HC
в виде тяжелой маслянистой взрывчатой жидкости.
Подобными же свойствами обладают нитрит иода (иодистый азот), образующий в виде черного, нерастворимого в виде порошка при действии иода на аммиак. Во влажном состоянии он безопасен, но высушенный взрывает от малейшего прикосновения; при этом выделяется пары иода фиолетового цвета.
Атом азота в молекуле аммиака связан тремя ковалентными связями с атомами водорода и сохраняет при этом электронную пару:
H
H:N:
H
Выступая в качестве донора электронной пары, атом азота может участвовать в образовании по донорно-акцепторному способу четвертой ковалентной связи с другими атомами или ионами, обладающими электронно-акцепторными свойствами. Этим объясняется чрезвычайно характерная для аммиака способность вступать в реакцию присоединения.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--