Физические свойства и значение в медицине
Аммиак занимает совершенно исключительное положение в химии, являясь главным звеном, связывающим атмосферный азот с множеством промышленных соединений. Это бесцветный газ с крайне резким, легко узнаваемым запахом. Он способен сжижаться уже при давлении около 7 атмосфер. Одной из важнейших физических характеристик является его поразительно высокая растворимость в воде.
В медицинской практике особое место занимает 10-процентный (по массе) водный раствор, широко известный как нашатырный спирт. Его фармакологическое действие основано на способности паров возбуждать нервную систему: вдыхание воздуха с небольшой примесью газа вызывает рефлекторную стимуляцию дыхательного центра. Этот эффект повсеместно применяется врачами для выведения пациентов из обморочного состояния.
Пространственное строение молекулы
Пространственное строение молекулы имеет ярко выраженную форму пирамиды. Азот пребывает в состоянии гибридизации sp³. Из четырех доступных гибридных орбиталей три затрачиваются на образование прочных ковалентных связей с атомами водорода. Четвертая орбиталь остается занятой неподеленной электронной парой.
Именно эта неподеленная пара обуславливает химическую активность и основные свойства вещества в водных растворах. Атом азота выступает донором, присоединяя протон от воды. В результате образуются ионы аммония и гидроксид-ионы, однако в ионизированную форму переходит всего лишь около 1% всего растворенного вещества.
Химические реакции и получение
В лабораторных условиях газ синтезируют либо нагреванием его концентрированного водного раствора, либо действием сильных щелочей на соли аммония. Свободный аммиак способен вступать в различные типы химических взаимодействий:
- Окислительно-восстановительные процессы: Вещество способно гореть в кислороде с выделением свободного азота. При пропускании газа над нагретым черным оксидом меди(II) происходит восстановление: образуется красная металлическая медь.
- Каталитическое окисление: Важнейший промышленный процесс, в котором при участии сплава платины и родия образуется оксид азота(II).
- Реакции замещения: Атомы водорода могут замещаться. Реакция с расплавленным натрием дает амид натрия, а взаимодействие с галогеналканами позволяет получать важнейшие органические амины (например, этиламин).
- Комплексообразование: Молекулы легко образуют сложные комплексные соединения с катионами переходных металлов, например, с ионами цинка.
Свойства и разложение солей аммония
Взаимодействие аммиака с кислотами приводит к образованию солей. Классический пример — появление густого «белого дыма» при смешивании с газообразным хлороводородом, когда в воздухе возникают кристаллы хлорида аммония (нашатыря).
Радиус иона аммония близок к радиусу иона калия, поэтому соли (такие как сульфат и нитрат, применяемые как удобрения) отлично растворимы в воде. Растворы подвергаются гидролизу и имеют слабокислую среду (pH около 5). При добавлении щелочей соли разрушаются с выделением свободного аммиака.
Нагревание кристаллических солей ведет к их термическому разложению:
- Соли неокисляющих кислот (хлориды) распадаются обратимо.
- Карбонат аммония медленно разлагается даже при обычной температуре, выделяя углекислый газ, что активно используется в выпечке.
- Соли с анионом-окислителем (дихроматы) подвергаются необратимому внутримолекулярному окислению-восстановлению с выделением молекулярного азота.
Чтобы легко запомнить гидролиз, вспомните, что аммиак — это слабое основание. Соль слабого основания и сильной кислоты (например, хлорид аммония) всегда дает кислую среду раствору.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему раствор аммиака имеет основные свойства?
В молекуле аммиака на атоме азота присутствует неподеленная электронная пара, способная выступать донором для протона воды, высвобождая гидроксид-ионы.
Как отличить соли аммония от других растворимых солей?
При нагревании любой соли аммония с сильной щелочью обильно выделяется газообразный аммиак, который легко определяется по резкому запаху.
Для чего в медицине применяют нашатырный спирт?
Десятипроцентный раствор используется для выведения из обморочного состояния благодаря рефлекторной стимуляции нервной системы и дыхательного центра.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм каталитического окисления на платино-родиевом катализаторе
- Синтез органических аминов с использованием галогеналканов
- Особенности комплексообразования с ионами переходных металлов
- Промышленное применение нитрата и сульфата аммония
- Реакции замещения с образованием амидов щелочных металлов
Разберите тему целиком в курсе «Химия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Аммиак и соли аммония» и ещё 3 009 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 90 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 11. Элементы группы VA»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.