Amonjaks ir gāze ar lielisku šķīdību ūdenī: vienā litrā var izšķīdināt līdz 700 litriem gāzveida savienojuma. Rezultātā veidojas ne tikai amonjaka hidrāts, bet arī hidroksilgrupu daļiņas, kā arī amonijs. Tas ir jons, kas rodas gāzes molekulu un ūdeņraža protonu mijiedarbības rezultātā, kas atdalīti no ūdens. Mūsu rakstā mēs apsvērsim tā īpašības un pielietojumu rūpniecībā, medicīnā un ikdienas dzīvē.
Kā veidojas amonija daļiņas
Viens no visizplatītākajiem ķīmisko saišu veidiem, kas raksturīgs gan neorganiskiem savienojumiem, gan organiskām vielām, ir kovalentā saite. To var veidot gan pārklājoties elektronu mākoņiem ar pretēju rotācijas veidu – spinu, gan ar donora-akceptora mehānisma palīdzību. Tādā veidā veidojas amonijs, kura formula ir NH4+. Šajā gadījumā ķīmiskā saite veidojas, izmantojot viena atoma brīvo orbitāliun elektronu mākonis, kas satur divus elektronus. Slāpeklis nodrošina jonu ar savu negatīvo daļiņu pāri, un ūdeņraža protonam ir brīva 1s orbitāle. Brīdī, kad tuvojas divu elektronu slāpekļa mākonis, tam un H atomam kļūst ierasts. Šo struktūru sauc par molekulāro elektronu mākoni, kurā veidojas ceturtā kovalentā saite.
Ziedotāja-akceptora mehānisms
Daļiņu, kas nodrošina elektronu pāri, sauc par donoru, un neitrālu atomu, kas ziedo tukšu elektronu šūnu, sauc par akceptoru. Izveidoto saiti sauc par donoru-akceptoru jeb koordināciju, neaizmirstot, ka tas ir īpašs klasiskās kovalentās saites gadījums. Amonija jons, kura formula ir NH4+, satur četras kovalentās saites. No tiem trīs, kas apvieno slāpekļa un ūdeņraža atomus, ir parastās kovalentās sugas, un pēdējā ir koordinācijas saite. Neskatoties uz to, visas četras sugas ir absolūti līdzvērtīgas viena otrai. Mijiedarbība starp ūdens molekulām un Cu2+ joniem notiek līdzīgi. Šajā gadījumā veidojas kristāliskā vara sulfāta makromolekula.
Amonija sāļi: īpašības un ražošana
Papildināšanas reakcijā ūdeņraža jona un amonjaka mijiedarbības rezultātā veidojas NH4+ jons. NH3 molekula uzvedas kā akceptors, tāpēc tai ir izteiktas bāzes īpašības. Reakcijā ar neorganiskām skābēm rodas sāls molekulas: hlorīds, sulfāts, amonija nitrāts.
NH3 + HCl=NH4Cl
Amonjaka šķīdināšanas process ūdenī izraisa arī amonija jonu veidošanos, ko var iegūt ar vienādojumu:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
Tā rezultātā palielinās hidroksildaļiņu koncentrācija amonjaka ūdens šķīdumā, ko sauc arī par amonija hidroksīdu. Tas noved pie tā, ka vides reakcija kļūst sārmaina. To var noteikt, izmantojot indikatoru - fenolftaleīnu, kas maina savu krāsu no bezkrāsas uz aveņu. Lielākajai daļai savienojumu ir bezkrāsainas kristāliskas vielas, kas viegli šķīst ūdenī. Daudzās izpausmēs tie atgādina aktīvo metālu sāļus: litiju, nātriju, rubīdiju. Vislielākās līdzības var atrast starp kālija un amonija sāļiem. Tas izskaidrojams ar līdzīgiem kālija jonu un NH4+ rādiusu izmēriem. Sildot tie sadalās, veidojot amonjaka gāzi.
NH4Cl=NH3 + HCl
Reakcija ir atgriezeniska, jo tās produkti atkal var savstarpēji mijiedarboties, veidojot amonija sāli. Karsējot amonija hlorīda šķīdumu, NH3 molekulas nekavējoties iztvaiko, tāpēc ir dzirdama amonjaka smaka. Tāpēc kvalitatīva reakcija uz amonija jonu ir tā sāļu termiskā sadalīšanās.
Hidrolīze
Amonjaka ūdenim piemīt vājas bāzes īpašības, tāpēc sāļi, kas satur NH4+ daļiņas, tiek apmaiņas procesā ar ūdeni – hidrolīzē.. Amonija hlorīda vai sulfāta šķīdumiem ir nedaudz skāba reakcija, jo tajosuzkrājas ūdeņraža katjonu pārpalikums. Ja tiem pievieno sārmu, piemēram, nātrija hidroksīdu, tad hidroksildaļiņas saistīs ūdeņraža protonus, veidojot ūdens molekulas. Piemēram, amonija hlorīda hidrolīze ir apmaiņas reakcija starp sāli un ūdeni, kā rezultātā veidojas vājš elektrolīts - NH4OH.
Amonija sāļu termiskās sadalīšanās pazīmes
Lielākā daļa šīs grupas savienojumu, karsējot, veido gāzveida amonjaku, pats process ir atgriezenisks. Taču, ja sālim ir izteiktas oksidējošas īpašības, piemēram, amonija nitrāts ir viens no tiem, tad karsējot tas neatgriezeniski sadalās par slāpekļa monoksīdu un ūdeni. Šī reakcija ir redoksreakcija, kurā amonija jons ir reducētājs, bet nitrātskābes skābes atlikuma anjons ir oksidētājs.
Amonjaka savienojumu vērtība
Gan pašai amonjaka gāzei, gan lielākajai daļai tās sāļu ir plašs pielietojums rūpniecībā, lauksaimniecībā, medicīnā un ikdienas dzīvē. Zemā spiedienā (apmēram 7–8 atm.) gāze ātri sašķidrinās, uzņemot lielu daudzumu siltuma. Tāpēc to izmanto saldēšanas iekārtās. Ķīmiskajās laboratorijās amonija hidroksīdu izmanto kā vāju gaistošu bāzi, kas ir ērta eksperimentiem. Lielāko daļu amonjaka izmanto, lai iegūtu nitrātskābi un tās sāļus - svarīgus minerālmēslus - nitrātus. Amonija nitrātam ir īpaši augsts slāpekļa saturs. To izmanto arī pirotehnikā un ražošanas nojaukšanas darbossprāgstvielas - amonāli. Amonjaks, kas ir amonija hlorīds, ir izmantots galvaniskajās šūnās, kokvilnas audumu ražošanā un metālu lodēšanas procesos.
Viela šajā gadījumā paātrina oksīda plēvju likvidēšanu uz metāla virsmas, kas pārvēršas hlorīdos vai reducējas. Medicīnā amonjaku, kam ir asa smaka, izmanto kā līdzekli samaņas atjaunošanai pēc pacienta ģīboņa.
Mūsu rakstā mēs apskatījām amonija hidroksīda un tā sāļu īpašības un pielietojumu dažādās nozarēs un medicīnā.
