Аміак — характеристика, валентність, властивості

Одна з найбільш значущих азотовмісних сполук — це аміак, ступінь окиснення азоту в якому дорівнює -3. Це безбарвний газ, набагато легше повітря, з їдким прикусом та різким, неприємним запахом.

В медицині аміак – це нашатирний спирт, який використовують медики для того, щоб привести людину до тями.

Отримання та основні властивості

Аміак – це бінарна сполука (речовина, що складається з двох елементів), до складу якої входять атоми водню і азоту з валентністю III.

Молекула за формою нагадує піраміду: в основі лежить трикутник з водневих атомів, а на вершині — азот. Кожна з трьох сполук – ковалентно полярна.

Основні характеристики аміаку:

• NH₃ зріджується при -33,35 °C (при високому тиску зріджується вже при кімнатній температурі).
• При -77,7 °C твердне.

Отримують аміак декількома способами. Наприклад, в лабораторіях його синтезують шляхом взаємодії солей амонію з лугами:

• NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃ + H₂O;
• 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + NH₃ + H₂O.
• NH₄HCO₃ (гідрокарбонат амонію) → NH₃ + CO₂ + H₂O.

Це каталітичні реакції, які можливі тільки при нагріванні. Тут ступінь окислення NH₃, а точніше, катіона NH₄, у всіх з’єднаннях дорівнює +1. Результатом процесу стає утворення газоподібного аміаку, а також хлориду і води.

Інші способи:

• Термічне розкладання гідроксиламіну (NH₂OH — з’єднання азоту валентністю III) — NH₂OH → NH₃ + N₂ + 3H₂O. реакція протікає при 100 °C.
• Гідроліз нітридів-Ca₃N₂ + 6H₂O → 2 NH₃ + 3CA(OH)₂, тобто в результаті утворюється газоподібний аміак плюс гашене вапно, яка випадає в осад.

У промисловості аміак отримують синтезом азоту і водню:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Ця реакція протікає при t=500-550°C, підвищеному тиску і в присутності каталізатора, в ролі якого використовується залізо з добавками оксидів алюмінію і калію.

Крім того, це з’єднання утворюється і при коксуванні вугілля (як побічний продукт).

У природі аміак утворюється при розкладанні азотовмісних органічних речовин. Деякі кількості цього газу можна виявити в дощовій воді і в повітрі. З’єднання вважається малонебезпечним.

Однак перевищення його концентрації у водоймах призведе до масової загибелі водних мешканців. Саме з цієї причини акваріумісти так ретельно стежать за тим, щоб вміст аміаку у воді завжди залишався в нормі (визначити вміст NH₃ можна тільки із застосуванням спеціального набору для перевірки).

Хімічні характеристики

Аміак добре розчиняється у воді, спиртах, ацетоні, бензолі. Водний розчин NH₃ називають аміачною водою, або нашатирним спиртом. При отриманні цієї речовини відбувається реакція термічної дисоціації:

NH₃ + H₂O → NH₄OH

Однак подальше нагрівання знизить реакційну здатність цього газу, і він просто випарується.

Аміак добре горить в атмосфері кисню, гірше – на повітрі, утворюючи при цьому (без каталізатора) азот і воду, а при використанні платини як прискорювача процесу – монооксид азоту і H₂O:

• 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O;
• 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O.

При високій температурі аміак може взаємодіяти з металами. В результаті утворюються нітриди і вільний водень:

2AL + 2NH₃ → 2AlN + 3H₂

Гідроксид амонію володіє всіма властивостями основ. Він вступає в реакцію з кислотами і кислотними оксидами:

• NH₄OH + H₂SO₄ → NH₄HSO₄ + H₂O.
• NH₄OH + NH₄HSO₄ → (NH₄)2SO₄ + H₂O.
• NH₄OH + CO₂ → (NH₄)₂CO₃ + H₂O.

Аміак легко вступає в реакції з кислотами, утворюючи при цьому амонійні солі:

NH₃ + HCl → NH₄CL

При нагріванні вони (за винятком NH₄NO₂ і NH₄NO₃) розкладаються на аміак і кислоту, які, охолоджуючись, утворюють вихідну сіль.

Взаємодія з азотною кислотою дає в результаті нітрат амонію:

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

Ступінь окислення азоту в цьому з’єднанні дорівнює + 5. Отримана речовина – амонійна селітра – використовується як азотне добриво та як компонент вибухівки.

Застосування аміаку

Аміак – один з найважливіших азотних сполук. Щорічно його виробляють у величезних кількостях — понад 100 млн тонн. Основна частина виробленої речовини йде на потреби хімічної промисловості.

Що отримують з використанням NH₃:

• Добриво.
• Кальциновану соду – аміак використовується для насичення сольового розчину.
• Синтез азотної кислоти – в процесі отримання потрібен аміак (синтетичний).
• Виробництво нітрату амонію (вибухівка) – ця сполука поводиться нейтрально при механічних впливах, проте за певних умов вона характеризується високими вибуховими властивостями.
• Виготовлення розчинників, здатних реагувати з багатьма органічними і неорганічними речовинами.
• Холодоагенти – ті, що виготовляють на основі аміаку, завдають меншої шкоди екології, ніж «звичні» фреони. Крім того, аміачні холодоагенти за вартістю нижче, ніж їх холодильні «родичі».
• При виробництві засобів побутової хімії – наприклад, склоочисники, що містять амоній, виконують свою «задачу» набагато швидше і якісніше.
• Для виробництва засобів для виведення плям (аміачна вода відмінно справляється з різними забрудненнями одягу).
• Використовується аміак і в фармацевтичній галузі – для виготовлення нашатирного спирту. Це з’єднання застосовується не тільки як засіб для усунення непритомності, але і в якості блювотного препарату – воно незамінне при отруєннях, особливо алкогольних. З нашатирю роблять різні примочки, ним обробляють місця укусу комах.

А хірурги знезаражують нашатирним розчином свої руки перед операціями.