Будова молекули.
Молекула аміаку NH3 являє собою диполь: спільні електронні пари дуже зміщені до атома Нітрогену (чому?):
.. ..
NH3, H:N: H N
.. / ↑ \
N H H H
Фізичні властивості.
Аміак NH3 — безбарвний газ, з різким запахом, набагато легший за повітря, дуже добре розчиняється у воді (при 200С в 1 об'ємі води — 700 об'ємів NH3), при температурі, нижчій за — 33,4 °С переходить у рідкий стан. Дуже уражує слизові оболонки очей і дихальних шляхів.
Хімічні властивості.
Для аміаку характерні реакції окиснення і приєднання.
1.Окиснення аміаку. Аміак, маючи низький ступінь окиснення Нітрогену -3, поводить себе як відновник. Відновні властивості аміаку виявляються під час горіння його в кисні (мал. 5).
4NH3 + 302 ⇔ 2N2 + 6H20
За наявності каталізатора (Pt) реакція окиснення аміаку змінюється: замість вільного азоту утворюється оксид нітрогену (ІІ) N0:
4NH3 + 502 = 4N0↑ + 6Н20
2. Взаємодія з водою. Аміак добре розчиняється у воді утворюючи аміачну воду (за нормальних умов у 100 г води розчиняється 87,5 г, або 115л, NH3). Висока розчинність аміаку пояснюється тим, що він реагує з водою. Якщо суху колбу, заповнену аміаком і закриту пробкою із вставленою трубкою з відтягнутим кінцем, занурити у воду, до якої додано кілька крапель розчину фенолфталеїну, то з безбарвної рідини починає бити малиновий «фонтан».
Забарвлення аміачної води свідчить про те, що водний розчин аміаку має лужну реакцію.
Як це можна пояснити? У воді концентрації йонів Гідрогену Н+ і гідроксид-іонів ОН- — однакові:
H2O ⇔ H+ + OH-,
тому середовище нейтральне, і фенолфталеїн безбарвний. З розчиненням аміаку NH3 у воді концентрація гідроксид-іонів ОН- збільшується, отже, утворюється лужне середовище, і фенолфталеїн стає малиновим.
Виникнення лужного середовища пояснюється тим, що в розчині молекули аміаку приєднують йони гідрогену, утворюючи йони амонію NH+4.
NH3 + H+ → NH4
При цьому вивільнюються з води гідроксид-іони ОН-, що й надає розчину лужної реакції.
Кожний йон амонію NH+4 має чотири ковалентні зв'язки. Три з них юються за рахунок трьох неспарених електронів, які є на р -орбіталях зовнішнього електронного шару атома Нітрогену. Четвертий зв'язок утворюється за донорно-акцепторним механізмом між атомом Нітрогену аміаку (донор) та йоном гідрогену (акцептор):
Н Н +
l І
Н — N: + Н+ → Н — N — Н
І І
Н Н
Усі чотири зв'язки нітроген-гідроген N — Н в йоні амонію рівноцінні, незважаючи на різні механізми їхнього утворення.
Взаємодія аміаку з водою відбувається за рівнянням:
NH3 + Н20 ⇔ NH3 • Н20⇔ NH+4 + ОН-
Але в розчині лише невелика частина молекул NH3 перетворюється на йони амонію NH+4. Тому аміачна вода пахне аміаком.
Аміачну воду позначають формулою NH3 • Н20 і називають гідроксидом амонію, або нашатирним спиртом. Він належить до слабких і нестійких основ:
NH3 • Н20 ⇔ NH+4 + ОН-
NH3 • Н20⇔ NH3↑ + Н20
3. Взаємодія з кислотами. Якщо змочити одну скляну паличку концентрованим розчином аміаку, а іншу — концентрованою хлоридною кислотою і піднести їх одну до одної, то з'являється білий дим — дрібні кристалики хлориду амонію (нашатирю):
NH3 + НСl = NH4Cl
Отже, аміак, взаємодіючи з кислотами, утворює солі амонію:
Добування. У лабораторії аміак добувають із суміші твея дих речовин — нашатирю NH4Cl і гашеного вапна Са(ОH)2 за рівнянням:
2NH4Cl + Са(ОН)2 = CaCl2+2NH3↑ + 2Н20.
Застосування. Аміак — важливий продукт хімічної промисловості. Його використовують як добриво і для виробництва азотних добрив, а також нітратної кислоти, вибухових речовин, соди. Як холодоагент аміак застосовують у холодильниках.
У вигляді аміачної води він використовується у медицині під назвою «нашатирний спирт». Вдихання малих кількостей аміаку І стимулює роботу серця і нервової системи, тому нашатирний спирт дають нюхати при знепритомленні та отруєннях, наприклад чадним газом CO. Як слабкий луг аміачну воду широко застосовують у хімічних лабораторіях, а також у побуті: під час прання білизни, для виведення плям, чищення килимів і ювелірних виробів.