Аммоний
Аммоний (катион) — положительно заряженный полиатомный ион с химической формулой NH4+. Аммоний (катион) с противоионом образуют соли аммония, аммониевые соединения, последние входят в большой класс ониевых соединений[1]. Ион аммония NH4+ является правильным тетраэдром с азотом в центре и атомами водорода в вершинах тетраэдра. Размер иона — 1,43 Å[2].
Существует также короткоживущий свободный радикал аммония с формулой NH4[3] (см. Свободный аммоний).
Содержание
Диссоциация солей аммония
При диссоциации солей аммония в водных растворах образуется катион аммония, например:
- <math>\mathsf{NH_4Cl \rightleftarrows NH_4^+ + Cl^-}</math>
Свойства солей аммония
Большинство солей аммония — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и легко разлагающиеся при нагревании с выделением газов.
- Прочность солей аммония сильно различается. Чем сильнее кислота HX, тем более устойчива соль аммония. Так, соль сильной кислоты HCl хлорид аммония NH4Cl вполне стабилен при комнатной температуре, а соль слабой угольной кислоты в этих условиях заметно разлагается.
Аммониевые соли летучих кислот при нагревании разлагаются, выделяя газообразные продукты, которые при охлаждении вновь образуют соль:
- <math>\mathsf{NH_4Cl \rightleftarrows NH_3 + HCl}</math>
Если соль образована нелетучей кислотой, то нагревание протекает с разложением аммонийной соли:
- <math>\mathsf{NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_3PO_4}</math>
- Если анион соли аммония содержит атом-окислитель, то при её нагревании происходит реакция внутримолекулярного окисления-восстановления, например:
- <math>\mathsf{(NH_4)_2Cr_2O_7 \rightarrow Cr_2O_3 + N_2 + 4H_2O}</math>
- <math>\mathsf{NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + 2H_2O}</math>
- Восстановительные свойства аммония используются во взрывчатых веществах, например аммоналах.
Реакция обнаружения аммония
Реакция для обнаружения аммония — выделение аммиака при действии едких щелочей на соли аммония:
- <math>\mathsf{NH_4Cl + NaOH \rightarrow NaCl + NH_3 + H_2O}</math>
Широко используется для спектрофотометрического количественного анализа также реакция с реактивом Несслера.
«Свободный аммоний»
При взаимодействии раствора хлорида аммония с амальгамой натрия образуется «амальгама аммония» — тестообразная масса, выделяющая водород и аммиак[4].
При действии NH4I на синий раствор металлического натрия в жидком аммиаке наблюдается обесцвечивание, которое может быть интерпретировано как образование «свободного аммония»:
- <math>\mathsf{3Na + 3NH_4I \rightarrow 3NaI + 4NH_3}</math>
Заметное разложение этого раствора с выделением водорода идет при температурах выше −40 °C, образовавшаяся бесцветная жидкость легко присоединяет иод (предположительно — по схеме:
- <math>\mathsf{2NH_4 + I_2 \rightarrow 2NH_4I}</math>
однако существование свободного радикала NH4 в этом случае сомнительно, в 1960-х годах предполагалось, что в этом растворе присутствуют сольватированные аммиаком атомы водорода H•NH3[5].
Замещённые соединения аммония
Органические
Атомы водорода в аммонии могут быть замещены на органические радикалы. Существуют соединения одно-, двух-, трёх- и даже четырёхзамещённого аммония. Гидроксиды четырёхзамещённого аммония (например, гидроксид тетраметиламмония) могут быть выделены в свободном состоянии и являются намного более сильными щелочами, чем сам аммоний и его производные меньшей степени замещения.
Неорганические
Тетрафтораммоний [NF4]+ представляет собой аммоний, все четыре атома водорода в котором замещены фтором. Тетрафтораммоний является одним из немногих соединений, в которых азот имеет степень окисления +5, является сильнейшим окислителем и устойчив только в соединении с комплексными фтористыми анионами, например, тетрафторборатом [BF4]−.
См. также
Литература
- Некрасов Б. В. Основы общей химии. — 14-е изд. — М.: Госхимиздат, 1962. — 976 с.
- Аммоний // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890. — Т. Ia. — С. 658—661.
Примечания
- ↑ [goldbook.iupac.org/O04291.html Onium compounds// IUPAC Gold Book]
- ↑ Н. С. Ахметов. Неорганическая химия. Учебное пособие для ВУЗов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1975. — С. 394. — 672 с.
- ↑ Некрасов, 1962, с. 339.
- ↑ Некрасов, 1962, с. 659.
- ↑ Некрасов, 1962, с. 347.