Соли аммония
Ион аммония
Ион \(\ce{NH4+}\) — тетраэдр; по размеру (143 пм) он почти как \(\ce{K+}\) (138 пм). Поэтому соли аммония изоморфны солям калия: алюмоаммонийные квасцы, \(\ce{(NH4)2SO4}\) и \(\ce{K2SO4}\) дают смешанные кристаллы. Но аммоний — кислота Брёнстеда (\(pK_a = 9{,}25\)): раствор \(\ce{NH4Cl}\) кислый (pH 5,1 при 0,1 М).
scienceКачественные реакции на аммоний
- \(\ce{NH4Cl + NaOH ->[t] NaCl + NH3 ^ + H2O}\) — запах аммиака, влажная красная лакмусовая бумажка синеет.
- \(\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}\) — палочка, смоченная концентрированной соляной кислотой, «дымит» над пробиркой.
- \(\ce{NH4+ + K2[HgI4] + KOH}\) — реактив Несслера: жёлто-бурая окраска (чувствительность — микрограммы).
auto_awesomeНашатырь
Название «нашатырь» пришло из персидского; латинское sal ammoniac — «соль Амона»: её собирали возле храма Амона в Египте, где сжигали верблюжий навоз. Нашатырём паяли — хлорид аммония при нагревании очищает поверхность металла от оксидов: \(\ce{2NH4Cl + CuO ->[t] CuCl2 + 2NH3 + H2O}\).
Термическое разложение
Продукты разложения соли аммония определяются анионом.
| Анион | Тип | Пример |
|---|---|---|
| летучей неокисляющей кислоты | обратимое разложение | \(\ce{NH4Cl <=> NH3 + HCl}\) |
| слабой летучей кислоты | полное разложение | \(\ce{(NH4)2CO3 -> 2NH3 + CO2 + H2O}\) |
| нелетучей кислоты | отщепление аммиака | \(\ce{(NH4)2SO4 -> NH3 + NH4HSO4}\) |
| окислитель | внутримолекулярная ОВР | \(\ce{NH4NO2 -> N2 + 2H2O}\) |
scienceРазложение с участием окисляющего аниона
- \(\ce{NH4NO3 ->[200 °C] N2O + 2H2O}\) — «веселящий газ».
- \(\ce{2NH4NO3 ->[> 300 °C] 2N2 + O2 + 4H2O}\) — со взрывом.
- \(\ce{(NH4)2Cr2O7 ->[t] N2 + Cr2O3 + 4H2O}\) — «вулкан»: зелёный пушистый оксид хрома.
- \(\ce{2NH4ClO4 ->[t] N2 + Cl2 + 2O2 + 4H2O}\) — перхлорат аммония (ракетное топливо).
errorАммиачная селитра
Нитрат аммония — ценное удобрение и сильное взрывчатое вещество при нагревании в замкнутом объёме или в смеси с горючим. 4 августа 2020 года в порту Бейрута взорвались около 2750 т аммиачной селитры, годами хранившейся на складе: погибли более 200 человек, разрушена часть города. Правила хранения селитры — это химия, написанная кровью.
auto_awesomeРазрыхлитель для пряников
Гидрокарбонат аммония («аммоний» в рецептах) при выпечке разлагается целиком: \(\ce{NH4HCO3 ->[t] NH3 + CO2 + H2O}\) — все продукты газы, тесто поднимается, а соли в изделии не остаётся.
Количественное определение аммония
Метод отгонки (Кьельдаль, 1883 — для определения азота в белках): пробу кипятят со щёлочью, аммиак отгоняют в избыток титрованной кислоты, а остаток кислоты титруют щёлочью (обратное титрование).
Формальдегидный метод: соль аммония с формальдегидом выделяет эквивалентное количество кислоты, которую титруют щёлочью:
Образуется уротропин (гексаметилентетрамин) — сухое горючее и лекарство.
boltОбратное титрование
Когда прямое титрование неудобно (летучий аммиак, медленная реакция), вещество связывают избытком реагента и титруют остаток. Формула всегда одна: «было — осталось = прореагировало».
scienceРеакции определения аммония
- \(\ce{NH4+ + OH- ->[t] NH3 ^ + H2O}\) — отгонка.
- \(\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}\) — поглощение.
- \(\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}\) — титрование избытка (с метиловым красным).
push_pinГлавное
\(\ce{NH4+}\) по размеру близок к \(\ce{K+}\) (соли изоморфны), но в отличие от калия — слабая кислота (\(pK_a = 9{,}25\)): растворы солей аммония кислые. Щёлочь при нагревании вытесняет аммиак — качественная реакция. При нагревании соли аммония разлагаются: с летучей неокисляющей кислотой — обратимо (\(\ce{NH4Cl <=> NH3 + HCl}\), \(\ce{(NH4)2CO3 -> 2NH3 + CO2 + H2O}\)), с нелетучей — до кислой соли; с окисляющим анионом — внутримолекулярная ОВР (\(\ce{NH4NO2 -> N2}\), \(\ce{NH4NO3 -> N2O}\), \(\ce{(NH4)2Cr2O7 -> N2 + Cr2O3}\)). Аммоний определяют отгонкой аммиака в кислоту с обратным титрованием или формальдегидным методом.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.