Какое общее свойство солей аммония обусловлено

Физические свойства солей аммония

Большинство солей аммония – бесцветные твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. По своему строению, цвету и другим свойствам они похожи на соответствующие соли натрия или калия, поскольку ионы Na+, K+ и NH4+ имеют близкие размеры.

Химические свойства солей аммония

Водный раствор аммиака представляет собой слабое основание, поэтому соли аммония гидролизуются в растворах. Растворы солей, образованных аммиаком и сильными кислотами, имеют слабокислую реакцию. Гидролиз иона аммония протекает следующим образом:

NH4+ + H2O ↔ NH4OH + H+

NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+

Присутствие соли аммония в растворе можно обнаружить, нагревая соответствующий раствор, при этом происходит разложение соли – аммиак улетучивается, в чем можно убедиться по характерному резкому запаху.

Термическое разложение солей может протекать двояко – обратимо или необратимо. Соли аммония, анион которых не является окислителем или проявляет слабые окислительные свойства, распадаются обратимо. Например:

NH4Cl↔NH3↑ + HCl

Соли аммония, анион которых проявляет более резко выраженные окислительные свойства, распадаются необратимо: протекает ОВР, в ходе которой ион аммония окисляется, а анион восстанавливается. Например:

NH4NO3 = N2O↑ + 2 H2O

Взаимодействие солей аммония с кислотами и другими солями протекает по обменному механизму. Например:

(NH4)2CO3 + 2HCl → 2NH4Cl + Н2O + CO2 ↑

2NH4+ + CO32− + 2H+ + 2Cl− → 2NH4+ + 2Cl− + Н 2O + CO2 ↑

CO32− + 2H+ → Н2O + CO2 ↑

(NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4 ↓ + 2NH4NO3

2NH4+ + SO42− + Ba2+ + 2NO3− → BaSO4 ↓ + 2NH4+ + 2NO3−

Ba2+ + SO42− → BaSO4 ↓

Качественной реакцией на ион аммония является реакция взаимодействия солей аммония со щелочами при нагревании, в результате чего происходит выделение аммиака, что определяют по характерному резкому запаху (запах «нашатырного спирта»):

NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 ↑ + Н2O

Важнейшие представители

К важнейшим представителям солей аммония относятся сульфат, нитрат и хлорид аммония.

Сульфат аммония ((NH4)2SO4) — бесцветные прозрачные кристаллы (или белый порошок) без запаха. Его получают путем действия серной кислоты на раствор аммиака и по обменной реакции между другими солями:

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Сульфат аммония нашел широкое применение в качестве минерального удобрения, используется в производстве вискозы, в пищевой промышленности и т.д.

Нитрат аммония (NH4NO3) – кристаллическое вещество белого цвета. В промышленных масштабах нитрат аммония получают действие концентрированной азотной кислоты на безводный аммиак:

NH3 + HNO3 = NH4NO3

Нитрат аммония применяют в качестве минерального удобрения – содержание азота в нем выше, чем в других используемых удобрениях. Он образует взрывчатые смеси с горючими веществами (аммоналы), поэтому его используют для взрывных работ.

Хлорид аммония (нашатырь) (NH4Cl) представляет собой белый кристаллический порошок без запаха. Основной промышленный способ получения хлорида аммония — упаривание маточного раствора, остающегося после отделения гидрокарбоната натрия после реакции, в которой углекислый газ пропускают через раствор аммиака и хлорида натрия:

NH3 + H2O + CO2 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl

Хлорид аммония используется в красильном деле, в ситцепечатании, при паянии и лужении, а также, в гальванических элементах.

Примеры решения задач

Аммоний – одно из многочисленных соединений азота. Его соли обладают рядом интересных свойств и находят практическое применение во многих областях человеческой деятельности. Исследованием свойств этого элемента занимается химия. Соли аммония изучаются в разделе исследования взаимодействий азота с другими химическими элементами.

Что такое аммоний

Чтобы узнать, что такое аммоний, следует более внимательно ознакомиться с принципом соединения азота и атомов углерода. Молекула аммиака записывается в виде NH3. Атом азота связан своими ковалентными связями с тремя протонами. Вследствие внутренней структуры азота одна связь остается нераспределенной.

Поэтому NH3 активно вступает в различные ковалентные связи с другими элементами, задействуя нераспределенную электронную пару. Если в соединение вступает ядро водорода, то образуется ион аммония. Схема реакции приведена ниже:

Как можно видеть, в данной реакции молекула аммиака является акцептором одного протона и тем самым ведет себя как основание. Аммоний в свободном виде не существует, так как практически мгновенно распадается на водород и аммиак. Соли аммония получаются в результате взаимодействия этого элемента с другими веществами. Как показывают практические опыты, аммоний вступает в различные соединения с кислотами, нейтрализуя их и образовывая соли аммония. Например, в случае вступления в реакцию с соляной кислотой происходит образование одной из солей этого элемента:

NH3 + HCl = NH4Cl

В результате реакции получается хлорид соли аммония.

Взаимодействие с водой

Аммоний хорошо взаимодействует с водой. В итоге реакции получаются гидраты аммиака усиленной концентрацией ОН-. Химическая запись реакции:

NH3 + H2O → NH4 + OH-

Поскольку количество ионов гидроксогруппы чрезвычайно велико, то водные растворы аммиака обладают щелочной реакцией. Однако по старой химической привычке водный раствор аммиака записывают, как NH4OH. Данное вещество называется гидроксидом аммония, а щелочную реакцию этого соединения рассматривают в виде диссоциации молекул, на которые раскладывается аммиак.

Соли аммония. Свойства и основные характеристики

Большая часть солей NH4 практически бесцветны и довольно хорошо растворяются в воде. Данное соединение обладает многими свойствами металлов, поэтому и соли аммония ведут себя так же, как и соли различных металлов. Вот несколько примеров такого подобия:

— Соли NH4 являются хорошими электролитами. Они подвергаются гидролизу в различных растворах. Эту реакцию можно проследить на примере диссоциации хлорида аммония:

NH4Cl= NH4++ HCl-

— Подвержены гидролизу. В результате получается реакция соли слабого основания и сильной кислоты:

— имеют ионную кристаллическую решетку, обладают электропроводимостью;

— не выдерживают высоких температур и распадаются на составляющие.

Необратимые и обратимые процессы

Распад солей аммония под воздействием температур может быть необратим, либо же представлять собой обратимый процесс. Если анион соли проявляет несильные свойства окислителя, соли распадается обратимо. Классическим примером такой реакции является хлорид аммония: при повышении температуры реакции он в конце концов распадается на собственные исходные элементы — хлористый водород, а также аммиак. Если стенки сосуда не прогревать, на них появляется налет. Так генерируется хлорид аммония.

Другие соли этого элемента, анион в которых имеет ярко выраженные свойства окислителя, распадаются безвозвратно. Стандартным примером такой реакции может служить распад нитрата аммония, который выглядит следующим образом:

NH4NO3 = N2O ↑+ H2O

Поскольку один из продуктов взаимодействия покидает ее поле, реакция прекращается.

Применение аммиака и солей аммония

Весомая доля аммиака, добываемого промышленным путем, идет на применение его в установках для заморозки и охлаждения. Находят соли аммония применение в повседневной жизни и в медицине. Но подавляющая часть аммиака идет на изготовление азотной кислоты и разнообразных азотсодержащих соединений, прежде всего, различных минеральных удобрений.

Азотистые удобрения

Наиболее известные соли производной азота, применение которых в хозяйственной деятельности крайне важно – это сульфат аммония, нитрат аммония, хлорид аммония. Азот – необходимая составляющая часть белков. Этот элемент является обязательным для существования любого живого организма. Растения извлекают азот из плодородного грунта, где этот элемент находится преимущественно в связанном виде. Обычно азот встречается, как соли аммония и соединения азотной кислоты. Растворяясь во влажной почве, эти неорганические соединения попадают в организмы растений и перерабатываются ими в различные белки и аминокислоты. Животные и люди не могут усваивать азот ни в свободном виде, ни в качестве его простых соединений. Для питания и роста им необходим белок, составной частью которого обязательно является азот. Только при участии растений мы получаем столь необходимый нам элемент для жизни и здоровья.

Почвы в естественной среде содержат незначительное количество азота. После сбора каждого урожая вместе с растениями уносится и то малое количество азота, которое прежде находилось в земле. Чтобы ускорить процесс регенерации почвы, и применяются азотистые удобрения.

Сульфат аммония. Формула этого соединения — (NH4)2SO4. Эта соль аммония служит основой для множества удобрений.

Нитрат аммония. Формула этого вещества — NH4NO3. Это также известное удобрение, которое хорошо усваивается растениями. Кроме сельскохозяйственного применения, нитрат аммония используется в военной и горнодобывающей отрасли – на его основе изготавливаются взрывчатые смеси (аммоналы), применяемые для подрывных работ.

Нашатырь

Хлорид аммония. Хорошо известен, как нашатырь. Его химическая формула — NH4Cl. Это соединение хорошо известно в производстве лакокрасочной продукции, в текстильном деле, используется нашатырь и в гальванических элементах. Хорошо известен хлорид аммония пайщикам и лудильщикам. В своей работе они часто задействуют хлористые соли аммония. Применение этого вещества помогает удалить с поверхности металлов тончайшие оксидные пленки. Прикосновение разогретого металла к нашатырю вызывает соответствующую реакцию оксидов – они либо переходят в хлориды, либо восстанавливаются. Хлориды быстро улетучиваются с поверхности металла. Процесс реакции для меди может быть записан следующим образом:

4CuO + 2 NH4Cl = 3Cu + 2CuCl2 + N2 +4H2O.

Аммиак в жидком виде и крепкие растворы солей аммония также применяются в качестве азотных удобрений – содержание азота в них выше, чем в твердых удобрениях, и усваивается растениями он лучше.