Bezbarwny gaz o ostrym zapachu amoniak NH3 nie tylko dobrze rozpuszcza się w wodzie z wydzielaniem ciepła. Substancja aktywnie oddziałuje z cząsteczkami H2O tworząc słabą zasadę. Roztwór otrzymał kilka nazw, jedną z nich jest woda amoniakalna. Związek ma niesamowite właściwości, które są sposobem powstawania, składem i reakcjami chemicznymi.
Tworzenie jonów amonowych
Wzór na wodę amoniakalną to NH4OH. Substancja zawiera kation NH4+, który tworzą niemetale - azot i wodór. Atomy N w cząsteczce amoniaku wykorzystują tylko 3 z 5 zewnętrznych elektronów do tworzenia kowalencyjnych wiązań polarnych, a jedna para pozostaje nieodebrana. W silnie spolaryzowanej cząsteczce wody protony wodoru H+ są słabo związane z tlenem, jeden z nich staje się dawcą wolnej pary elektronowej azotu (akceptorem).
Powstaje jon amonowy z jednym ładunkiem dodatnim i specjalnym rodzajem słabego wiązania kowalencyjnego - akceptor-donor. Pod względem wielkości, ładunku i niektórych innych cech przypominakation potasu i zachowuje się jak metale alkaliczne. Związek nietypowy chemicznie reaguje z kwasami i tworzy sole o dużym znaczeniu praktycznym. Nazwy odzwierciedlające cechy otrzymywania i właściwości substancji:
- woda amoniakalna;
- wodorotlenek amonu;
- hydrat amoniaku;
- kaustyczny amon.
Środki ostrożności
Należy zachować ostrożność podczas pracy z amoniakiem i jego pochodnymi. Ważne do zapamiętania:
- Woda amoniakalna ma nieprzyjemny zapach. Uwolniony gaz podrażnia śluzówkę jamy nosowej, oczy, powoduje kaszel.
- Gdy amoniak jest przechowywany w luźno zamkniętych fiolkach, ampułki uwalniają amoniak.
- Można go wykryć bez narzędzi, tylko po zapachu, nawet przy niewielkiej ilości gazu w roztworze i powietrzu.
- Stosunek między cząsteczkami i kationami w roztworze zmienia się przy różnym pH.
- Przy wartości około 7, stężenie toksycznego gazu NH spada +
Produkcja wodorotlenku amonu. Właściwości fizyczne
Gdy amoniak rozpuszcza się w wodzie, tworzy się woda amoniakalna. Formuła tej substancji to NH4OH, ale w rzeczywistości jony są obecne w tym samym czasie
NH4+, OH–, NH3 cząsteczki i H2O. W reakcji chemicznej wymiany jonów między amoniakiem a wodą ustala się stan równowagi. Proces można pokazaćza pomocą diagramu, na którym przeciwnie skierowane strzałki wskazują odwracalność zjawisk.
W laboratorium pozyskiwanie wody amoniakalnej odbywa się w eksperymentach z substancjami zawierającymi azot. Po zmieszaniu amoniaku z wodą uzyskuje się klarowną, bezbarwną ciecz. Przy wysokich ciśnieniach wzrasta rozpuszczalność gazu. Wraz ze wzrostem temperatury woda uwalnia więcej rozpuszczonego w niej amoniaku. Na potrzeby przemysłu i rolnictwa na skalę przemysłową 25% substancję uzyskuje się przez rozpuszczenie amoniaku. Druga metoda polega na zastosowaniu reakcji gazu koksowniczego z wodą.
Właściwości chemiczne wodorotlenku amonu
Gdy zetkną się dwa płyny - woda amoniakalna i kwas solny - pokrywają się kłęby białego dymu. Składa się z cząstek produktu reakcji - chlorku amonu. W przypadku substancji lotnych, takich jak kwas solny, reakcja zachodzi bezpośrednio w powietrzu.
Właściwości chemiczne słabo alkalicznego hydratu amoniaku:
- Substancja odwracalnie dysocjuje w wodzie, tworząc kation amonowy i jon wodorotlenkowy.
- W obecności jonów NH4+ bezbarwny roztwór fenoloftaleiny zmienia kolor na szkarłatny, tak jak w alkaliach.
- Reakcja chemiczna neutralizacji kwasami prowadzi do powstania soli amonowych i wody: NH4OH + HCl=NH4Cl + H 2O.
- Woda amoniakalna wchodzi w reakcje jonowymienne z solami metali, które odpowiadają słabym zasadom, i powstaje nierozpuszczalny w wodzie wodorotlenek:2NH4OH + CuCl2=2NH4Cl + Cu(OH) 2 (niebieski osad).
Woda amoniakalna: zastosowanie w różnych sektorach gospodarki
Niezwykła substancja ma szerokie zastosowanie w życiu codziennym, rolnictwie, medycynie, przemyśle. Hydrat amoniaku technicznego znajduje zastosowanie w rolnictwie, produkcji sody kalcynowanej, barwników i innych produktów. Nawóz płynny zawiera azot w formie łatwo przyswajalnej przez rośliny. Substancja jest uważana za najtańszą i najskuteczniejszą do stosowania przedsiewnego pod wszystkie rośliny uprawne.
Produkcja wody amoniakalnej kosztuje trzy razy mniej niż produkcja stałych granulowanych nawozów azotowych. Do przechowywania i transportu płynów stosowane są hermetycznie zamknięte zbiorniki stalowe. Niektóre rodzaje farb do włosów i rozjaśniaczy są wytwarzane przy użyciu kaustycznego amonu. Każda placówka medyczna posiada preparaty z amoniakiem - 10% roztwór amoniaku.
Sole amonowe: właściwości i wartość praktyczna
Substancje otrzymywane w wyniku oddziaływania wodorotlenku amonu z kwasami są wykorzystywane w działalności gospodarczej. Sole rozkładają się po podgrzaniu, rozpuszczają się w wodzie, ulegają hydrolizie. Wchodzą w reakcje chemiczne z zasadami i innymi substancjami. Najważniejszą wartość praktyczną uzyskały chlorki amonu, azotany, siarczany, fosforany i węglany amonu.
Bardzoważne jest przestrzeganie zasad i środków bezpieczeństwa podczas pracy z substancjami zawierającymi jon amonowy. Podczas przechowywania w magazynach przedsiębiorstw przemysłowych i rolniczych, w gospodarstwach zależnych, nie powinno być kontaktu takich związków z wapnem i alkaliami. Jeśli plomby opakowań zostaną zerwane, rozpocznie się reakcja chemiczna z uwolnieniem toksycznego gazu. Każdy, kto ma do czynienia z wodą amoniakalną i jej solami, musi znać podstawy chemii. Stosowane substancje nie będą szkodzić ludziom ani środowisku, jeśli zostaną spełnione wymogi bezpieczeństwa.
