Amonijak je amonijak. Formula, svojstva i upotreba amonijaka

Predmet: Amonijak. Fizička i hemijska svojstva. Prijem i prijava.

Ciljevi lekcije: poznaju strukturu molekula amonijaka, fizička i hemijska svojstva, područja primjene; znati dokazati kemijska svojstva amonijaka: zapisati jednadžbe za reakcije amonijaka s kisikom, vodom, kiselinama i razmotriti ih sa stanovišta teorije elektrolitičke disocijacije i redoks procesa.

Tokom nastave

1. Organizacioni momenat časa.

2. Proučavanje novog gradiva.

Amonijak – NH 3

Amonijak (na evropskim jezicima njegovo ime zvuči kao "amonijak") duguje svoje ime oazi Amon u sjevernoj Africi, koja se nalazi na raskršću karavanskih puteva. U vrućim klimama, urea (NH 2 ) 2 CO koji se nalazi u otpadnim proizvodima životinjskog podrijetla posebno se brzo razgrađuje. Jedan od proizvoda razgradnje je amonijak. Prema drugim izvorima, amonijak je dobio ime po staroegipatskoj riječi amonijak. Ovo je ime dato ljudima koji su obožavali boga Amona. Tokom svojih ritualnih ceremonija njušili su amonijak NH 4 Cl, koji zagrevanjem isparava amonijak.

1. Struktura molekula

Molekula amonijaka ima oblik trigonalne piramide s atomom dušika na vrhu. Tri nesparena p-elektrona atoma dušika učestvuju u stvaranju polarnih kovalentnih veza sa 1s-elektronima tri atoma vodika (N-H veze), četvrti par vanjskih elektrona je usamljen, može formirati vezu donor-akceptor sa vodikov ion, formirajući amonijum jon NH 4 + .

2. Fizička svojstva amonijaka

U normalnim uslovima, to je bezbojni gas oštrog karakterističnog mirisa (miris amonijaka), skoro duplo lakši od vazduha i otrovan. Po svom fiziološkom dejstvu na organizam spada u grupu supstanci sa zadušljivim i neurotropnim dejstvom, koje udisanjem mogu izazvati toksični plućni edem i teška oštećenja nervnog sistema. Amonijak ima lokalno i resorptivno djelovanje. Pare amonijaka snažno iritiraju sluzokožu očiju i disajnih organa, kao i kožu. To je ono što doživljavamo kao oštar miris. Pare amonijaka uzrokuju pretjerano suzenje, bol u očima, hemijske opekotine konjunktive i rožnjače, gubitak vida, napade kašlja, crvenilo i svrab kože. Rastvorljivost NH 3 u vodi je izuzetno velika - oko 1200 zapremina (na 0 °C) ili 700 zapremina (na 20 °C) u zapremini vode.

3. Proizvodnja amonijaka

U laboratoriji

U industriji

Za dobivanje amonijaka u laboratoriju koristi se djelovanje jakih lužina na amonijeve soli:

NH 4 Cl + NaOH = NH 3 + NaCl + H 2 O

(NH 4 ) 2 SO 4 + Ca(OH) 2 = 2NH 3 + CaSO 4 + 2H 2 O

Pažnja! Amonijum hidroksid je nestabilna baza, raspada: NH 4 OH ↔ NH 3 + H 2 O

Prilikom primanja amonijaka, držite cijev prijemnika sa donjom prema gore, jer je amonijak lakši od zraka:

Industrijska metoda za proizvodnju amonijaka temelji se na direktnoj interakciji vodika i dušika:

N 2(g) + 3H 2(g) ↔ 2NH 3(g) + 45,9 kJ

Uslovi:

katalizator – porozno gvožđe

temperatura – 450 – 500 ˚S

pritisak – 25 – 30 MPa

Ovo je takozvani Haberov proces (njemački fizičar koji je razvio fizičko-hemijske osnove metode).

4. Hemijska svojstva amonijaka

Amonijak karakteriziraju sljedeće reakcije:

1. s promjenom oksidacijskog stanja atoma dušika (oksidacijska reakcija)

2. bez promjene oksidacijskog stanja atoma dušika (adicija)

Reakcije koje uključuju promjenu oksidacijskog stanja atoma dušika (oksidacijske reakcije)

N -3 → N 0 → N +2

NH 3 – jak redukcioni agens.

sa kiseonikom

1. Sagorevanje amonijaka(kada se zagrije)

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 0

2. Katalitička oksidacija amonijaka (katalizator Pt – Rh, temperatura)

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

sa metalnim oksidima

2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O

sa jakim oksidantima

2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl (kada se zagrije)

amonijak je slabo jedinjenje i raspada se pri zagrijavanju

2NH 3 ↔ N 2 + 3H 2

Reakcije bez promjene oksidacijskog stanja atoma dušika (adicija - Formiranje amonijum jona NH 4 + svaki mehanizam donor-akceptor)

5. Primjena amonijaka

Po obimu proizvodnje, amonijak zauzima jedno od prvih mjesta; Svake godine se u svijetu proizvede oko 100 miliona tona ovog spoja. Amonijak je dostupan u tečnom obliku ili kao vodeni rastvor - amonijačna voda, koja obično sadrži 25% NH 3 . Ogromne količine amonijaka se zatim koriste za proizvodnju dušične kiseline, koja se koristi za proizvodnju gnojiva i mnogih drugih proizvoda. Amonijačna voda se takođe koristi direktno kao đubrivo, a ponekad se polja zalijevaju direktno iz rezervoara tečnim amonijakom. Iz amonijaka se dobijaju razne amonijeve soli, urea i metenamin. Također se koristi kao jeftino rashladno sredstvo u industrijskim rashladnim jedinicama.

Amonijak se također koristi za proizvodnju sintetičkih vlakana, kao što su najlon i najlon. U lakoj industriji koristi se za čišćenje i bojenje pamuka, vune i svile. U petrohemijskoj industriji amonijak se koristi za neutralizaciju kiselog otpada, au industriji prirodnog kaučuka amonijak pomaže u očuvanju lateksa dok putuje od plantaže do fabrike. Amonijak se također koristi u proizvodnji sode po Solvay metodi. U industriji čelika amonijak se koristi za nitriranje - zasićenje površinskih slojeva čelika dušikom, što značajno povećava njegovu tvrdoću.

Doktori koriste vodene otopine amonijaka (amonijak)u svakodnevnoj praksi: pamučni štapić umočen u amonijak dovodi osobu iz nesvjestice. Amonijak u ovoj dozi nije opasan za ljude.

3. Konsolidacija proučenog gradiva

br. 1. Izvršite transformacije prema shemi:

a) Azot → Amonijak → Dušikov oksid (II)

b) Amonijum nitrat → Amonijak → Azot

c) Amonijak → Amonijum hlorid → Amonijak → Amonijum sulfat

Za ORR, sastavite e-balans za RIO, kompletne ionske jednačine.

br. 2. Napišite četiri jednadžbe za kemijske reakcije koje proizvode amonijak.

4. Domaći

P. 24, dok. 2.3; test

Amonijak je gasovita supstanca jakog, neprijatnog mirisa. Koja svojstva ima i sa kojim supstancama reaguje?

Struktura molekula

Elektronska formula amonijaka je sljedeća:

Rice. 1. Elektronska formula amonijaka.

Od četiri elektronska para na atomu dušika, tri su zajednička, a jedan je usamljen. Formiranje NH 3 molekule uključuje tri nesparena p-elektrona atoma dušika, čije su orbitale elektrona međusobno okomite, i 1s elektrona tri atoma vodika. Molekul ima oblik pravilne piramide: u uglovima trougla nalaze se atomi vodonika, a na vrhu piramide atom dušika. Ugao između H-N-H veza je 107,78 stepeni.

Fizička svojstva

Amonijak je bezbojni plin karakterističnog oštrog mirisa. Tačka ključanja amonijaka je -33,4 stepena Celzijusa, tačka topljenja je -77,8 stepeni.

Amonijak je visoko rastvorljiv u vodi (na 20 stepeni, do 700 zapremina amonijaka se rastvori u 1 zapremini vode). Koncentrovani rastvor ima gustinu amonijaka od 0,91 g/cm3.

Otopina amonijaka u vodi naziva se amonijačna voda ili amonijak. Prilikom ključanja, otopljeni amonijak isparava iz otopine.

Rice. 2. Amonijak.

Amonijak je nešto slabije rastvorljiv u organskim rastvaračima (alkohol, aceton, hloroform, benzol). Amonijak dobro otapa mnoge tvari koje sadrže dušik.

Tečni amonijak ima visoku toplotu isparavanja (na -50 stepeni 145 kJ/kg, na 0 stepeni 1260 kJ/kg, na 50 stepeni 1056 kJ/kg).

Molarna masa i molekularna težina amonijaka je 17

Hemijska svojstva

Hemijski je amonijak prilično aktivan. reakcije u kojima sudjeluje amonijak praćene su ili promjenom oksidacijskog stanja dušika ili stvaranjem posebne vrste kovalentne veze. Visoka rastvorljivost hemijske supstance u vodi je posledica stvaranja vodikovih veza između njihovih molekula.

Amonijak može reagirati sa sljedećim supstancama:

• Prilikom interakcije s kiselinama, amonijak ih neutralizira, stvarajući tako amonijeve soli:

NH 3 +HCl=NH 4 Cl

• Kada reagira s halogenima, amonijak se obično oksidira u slobodni dušik:

8NH 3 +3Br 2 =N 2 +6NH 4 Br

• Kada se pomiješa s kisikom, amonijak gori zelenkasto-žutim plamenom:

4NH 3 +3O 2 =6H 2 O+2N 2

• kada se zagrije, amonijak reducira bakrov (II) oksid, a sam se oksidira u slobodni dušik:

3CuO+2NH 3 =3Cu+N 2 +3H 2 O

– pomoću ove reakcije možete dobiti kisik u laboratoriji.

Prijem i korištenje

U laboratoriji se amonijak dobiva zagrijavanjem amonijevog hlorida NH 4 Cl sa gašenim vapnom Ca (OH) 2:

2NH 4 Cl+Ca(OH) 2 =CaCl+2NH 3 +2H 2 O

– oslobođeni amonijak sadrži vodenu paru.

U industriji se amonijak proizvodi iz dušika i vodika. Reakcija sinteze amonijaka teče oslobađanjem topline i smanjenjem volumena:

N 2 +3H 2 =2NH 3

Temperatura potrebna za sintezu amonijaka postiže se predgrijavanjem mješavine dušika i vodika i oslobađanjem reakcijske topline. Katalizator za sintezu amonijaka je spužvasto željezo aktivirano određenim metalima. Vodonik sulfid, kisik, ugljični oksid i dioksid, pare i druge mješavine sadržane u mješavini dušika i vodika naglo smanjuju aktivnost katalizatora. Sinteza se vrši na temperaturi od 500-550 stepeni i pritisku od 15 do 100 MPa.

Dijagram postrojenja za sintezu amonijaka izgleda ovako:

Rice. 3. Šema proizvodnje amonijaka.

Većina amonijaka sintetiziranog u industriji koristi se za proizvodnju dušične kiseline i drugih tvari koje sadrže dušik. Njegova upotreba u rashladnim jedinicama zasniva se na lakoj tečnosti i naknadnom isparavanju uz apsorpciju toplote.

Vodeni rastvori amonijaka koriste se u hemijskim laboratorijama i industrijama kao slaba, vrlo isparljiva baza. Vodeni rastvori se takođe koriste u medicini i svakodnevnom životu.

Šta smo naučili?

Izučavanje amonijaka je uključeno u obavezni školski predmet hemije. Amonijak je hemijsko jedinjenje koje sadrži azot i vodonik. Gas je bezbojna supstanca sa izraženim mirisom i reaguje sa kiselinama, vodom, halogenima, kiseonikom i drugim složenim i jednostavnim materijama.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.7. Ukupno primljenih ocjena: 143.

Hemijski reagensi, laboratorijska oprema i instrumenti su glavne komponente svakog laboratorija. Bez obzira na važnost svojstava i efekata, hemijski reagensi su uvek bili i biće osnova svih laboratorijskih istraživanja, eksperimenata ili eksperimenata. Njihov ogroman broj pruža ogromno polje za djelovanje mnogim hemičarima i farmakolozima. Kada se spoje, mogu se pretvoriti u bezopasne i otrovne tvari koje mogu uzrokovati ozbiljnu štetu. Iako su hemijski reagensi kao što su kristalni jod, dušična kiselina i vodeni rastvor amonijaka opasni, njihova upotreba u laboratorijskoj praksi je od posebne važnosti.

Definicija

(na hebrejskom - "amonijak") je bezbojni plin, čiji je miris poznat svima, čak i onima koji su vrlo daleko od hemije. Izuzetno je oštar, specifičan, podsjeća na miris amonijaka koji može izazvati suzenje. Amonijak je veoma otrovan, upola manji od vazduha čija je smeša eksplozivna. Dobro se miješa sa alkoholom i nekim drugim organskim rastvaračima u svim omjerima. Na temperaturi od 10 °C kondenzuje se u tečnost koja ključa na 33,7 °C. Ovaj hemijski reagens se lako otapa u vodi uz aktivno oslobađanje toplote. Ova otopina se naziva vodeni amonijak ili amonijačna voda. U prehrambenoj industriji - kao aditiv E527.

Otopina amonijaka nije kompatibilna sa:
- organske kiseline;
- soli valentnih metala;
- skrob;
- živine soli;
- jod itd.

Istorija otkrića amonijaka

U prevodu s grčkog, to znači Amonova so, tako se u antičko doba zvao amonijak. Amonijak je otkrio britanski hemičar D. Priestley, koji je poznat kao otkrivač kisika i ugljičnog dioksida. On je taj plin nazvao "alkalni zrak ili hlapljiva alkalija", budući da je vodeni rastvor amonijaka imao sva svojstva i karakteristike alkalija. Zahvaljujući francuskom hemičaru Bertholletu, dobio je službeni naziv "amonijak". Ova definicija se koristi u mnogim zapadnoevropskim jezicima.

Skidač amonijaka

Osnovni zadatak ove laboratorijske opreme je destilacija i uklanjanje amonijaka vodenom parom, mjerenje masenog udjela proteina u pasteriziranom, steriliziranom ili sirovom mlijeku, fermentisanim mliječnim pićima.
Ovaj aparat se sastoji od:
- konusna tikvica;
- lijevci za kapanje sa slavinom;
- adapter od laboratorijskog stakla;
- staklena Kjeldahlova boca;
- T-oblika, zakrivljene spojne i gumene cijevi;
- lijevak za odvajanje;
- kuglični frižider;
- hvatač kapljica;
- stakleni dijelovi (povezani gumenim cijevima).

Primjena amonijaka

Tokom proteklih nekoliko decenija, proizvodnja amonijaka zauzima jedno od vodećih mesta na svetskom tržištu, sa oko 100 miliona tona. Može se proizvoditi iu tečnom obliku i u obliku amonijačne vode. Njegov opseg je veoma širok, ali uglavnom pokriva industriju i medicinu.

1. Industrija:
- dobijanje azotne kiseline za proizvodnju veštačkih đubriva;
- proizvodnja amonijumovih soli, metenamina, uree;
- za neutralizaciju kiselog otpada;
- koristiti kao jeftino rashladno sredstvo u proizvodnji frižidera;
- proizvodnja sintetičkih vlakana (najlon, najlon);
- za čišćenje i bojenje vune, svile i pamuka.

2. Medicina. Zbog svog iritativnog dejstva, amonijak u obliku vodene vode otopina (amonijak) je rasprostranjena kako u medicinskim ustanovama tako iu svakodnevnom životu: nadražuje sluznicu gornjih dišnih puteva, što pomaže da se osoba izvuče iz nesvjestice, stimulirajući njegov respiratorni centar. Međutim, ako se udiše, amonijak može izazvati jako suzenje očiju, kašalj, gubitak vida, crvenilo i svrab kože, bol u očima, a ponekad i oštećenje nervnog sistema i plućni edem.

U hirurškoj praksi rastvor se koristi kao dezinfekciono sredstvo. Osim toga, losioni s otopinom amonijaka koriste se za neutralizaciju toksina iz ujeda insekata i zmija.

Mere predostrožnosti

Amonijak je otrovan plin, smrtonosan za ljude, stoga njegova upotreba zahtijeva posebne mjere opreza. Prilikom rukovanja njime, kao i sa svim drugim otrovnim gasovima, radi zaštite respiratornog sistema, sluzokože očiju i kože potrebno je koristiti respirator, nitrilne rukavice, zaštitne naočare, ogrtač, kao i druge gumene proizvode za zaštitu koža.

Aparat za amonijak visokog kvaliteta može se kupiti u specijalizovanoj internet prodavnici hemijskih reagensa u Moskvi "Prime Chemicals Group". Amonijak, laboratorijsko stakleno posuđe, magnetna mješalica i elektronske laboratorijske vage za rad s njim su uvijek na raspolaganju.

Širok spektar uređaja, aparata, hemikalija, opreme i laboratorijskog staklenog posuđa se takođe može kupiti u Moskvi na našoj web stranici. Svi proizvodi su certificirani i usklađeni sa GOST standardima.

“Prime Chemicals Group” - rad sa nama je pouzdan i isplativ!

DEFINICIJA

Amonijak- vodonik nitrid.

Formula – NH 3. Molarna masa – 17 g/mol.

Fizička svojstva amonijaka

Amonijak (NH 3) je bezbojni plin oštrog mirisa (miris "amonijaka"), lakši od zraka, visoko rastvorljiv u vodi (jedna zapremina vode će otopiti do 700 zapremina amonijaka). Koncentrovani rastvor amonijaka sadrži 25% (masenih) amonijaka i ima gustinu od 0,91 g/cm 3 .

Veze između atoma u molekulu amonijaka su kovalentne. Opšti pogled na molekulu AB 3. Sve valentne orbitale atoma dušika ulaze u hibridizaciju, pa je tip hibridizacije molekula amonijaka sp 3. Amonijak ima geometrijsku strukturu tipa AB 3 E - trigonalnu piramidu (slika 1).

Rice. 1. Struktura molekula amonijaka.

Hemijska svojstva amonijaka

Hemijski je amonijak prilično aktivan: reagira s mnogim tvarima. Stepen oksidacije azota u amonijaku „-3” je minimalan, tako da amonijak ispoljava samo redukciona svojstva.

Kada se amonijak zagrije s halogenima, oksidima teških metala i kisikom, nastaje dušik:

2NH 3 + 3Br 2 = N 2 + 6HBr

2NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3H 2 O

4NH 3 +3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O

U prisustvu katalizatora, amonijak se može oksidirati u dušikov oksid (II):

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (katalizator - platina)

Za razliku od vodoničnih jedinjenja nemetala VI i VII grupe, amonijak ne pokazuje kisela svojstva. Međutim, atomi vodika u njegovoj molekuli još uvijek se mogu zamijeniti atomima metala. Kada je vodonik potpuno zamijenjen metalom, nastaju spojevi koji se nazivaju nitridi, koji se također mogu dobiti direktnom interakcijom dušika s metalom na visokim temperaturama.

Glavna svojstva amonijaka su zbog prisustva usamljenog para elektrona na atomu dušika. Otopina amonijaka u vodi je alkalna:

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH —

Kada amonijak stupi u interakciju s kiselinama, nastaju amonijeve soli, koje se zagrijavanjem raspadaju:

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

NH 4 Cl = NH 3 + HCl (kada se zagrije)

Proizvodnja amonijaka

Postoje industrijske i laboratorijske metode za proizvodnju amonijaka. U laboratoriji se amonijak dobiva djelovanjem lužina na otopine amonijevih soli kada se zagrijavaju:

NH 4 Cl + KOH = NH 3 + KCl + H 2 O

NH 4 + + OH - = NH 3 + H 2 O

Ova reakcija je kvalitativna za amonijum ione.

Primjena amonijaka

Proizvodnja amonijaka jedan je od najvažnijih tehnoloških procesa u svijetu. Godišnje se u svijetu proizvede oko 100 miliona tona amonijaka. Amonijak se oslobađa u tekućem obliku ili u obliku 25% vodene otopine - amonijačne vode. Glavna područja upotrebe amonijaka su proizvodnja dušične kiseline (naknadna proizvodnja mineralnih gnojiva koja sadrže dušik), amonijevih soli, uree, heksamina, sintetičkih vlakana (najlon i najlon). Amonijak se koristi kao rashladno sredstvo u industrijskim rashladnim uređajima i kao sredstvo za izbjeljivanje u čišćenju i bojenju pamuka, vune i svile.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Amonijak. Molekuli ovog plina imaju oblik piramide, u čijem se jednom od vrhova nalazi atom dušika. Nastaju vodoničnim vezama i karakteriziraju ih jak polaritet. Ovo objašnjava neobičnu prirodu amonijaka: njegova tačka topljenja je oko -80 stepeni. Dobro se rastvara u vodi, alkoholima i drugim organskim rastvaračima.

Primjena amonijaka

Amonijak igra važnu ulogu u industriji. Koristi se za proizvodnju dušičnih gnojiva koja se koriste u poljoprivredi, dušične kiseline, pa čak i eksploziva. Amonijak, koji liječnici naširoko koriste, također se proizvodi pomoću amonijaka. Oštar miris ovog plina iritira sluznicu nosa i stimulira respiratorne funkcije. Amonijak se koristi za nesvjesticu ili trovanje alkoholom. Postoji i vanjska upotreba amonijaka u medicini. Odličan je antiseptik kojim kirurzi tretiraju ruke prije operacija.

Amonijak, kao produkt razgradnje amonijaka, koristi se u lemljenju metala. Na visokim temperaturama, amonijak se proizvodi iz amonijaka, koji štiti metal od stvaranja oksidnog filma.

Trovanje amonijakom

Amonijak je toksična supstanca. Na poslu se često javlja trovanje ovim plinom, koje je praćeno gušenjem, delirijem i jakom uznemirenošću. Kako pomoći osobi koja se nađe u takvoj situaciji? Prvo mu morate isprati oči vodom i staviti zavoj od gaze, prethodno namočen u slabu otopinu limunske kiseline. Zatim ga je potrebno ukloniti izvan područja gdje postoji visoka koncentracija amonijaka. Trovanje je moguće u koncentraciji od oko 350 mg/m³.

Ako amonijak dođe u kontakt sa kožom, odmah isperite zahvaćena područja vodom. Ovisno o količini amonijaka koja je izložena koži, može doći do jakog crvenila ili hemijskih opekotina s mjehurićima.

U fabrikama u kojima se proizvodi amonijak uvedene su stroge mjere zaštite od požara. Činjenica je da je mješavina amonijaka i zraka vrlo zapaljiva. Kontejneri u kojima se čuva mogu lako eksplodirati kada se zagreju.

Hemijska svojstva amonijaka

Amonijak reaguje sa mnogim kiselinama. Kao rezultat ove interakcije, dobivaju se različite amonijeve soli. Pri reakciji sa višebaznim kiselinama dobijaju se dve vrste soli (u zavisnosti od broja molova amonijaka).