Уникальные свойства аммиака и его соединений
Статьи / Уникальные свойства аммиака и его соединений
Страница 1

По значимости в неорганической химической индустрии и неорганической химии аммиак - самое важное водородное соединение азота. При обычных условиях аммиак - бесцветный газ с резким запахом и едким вкусом. Он токсичен: раздражает слизистые оболочки, а острое отравление вызывает поражение глаз и воспаление легких. При охлаждении до -33,35˚С аммиак сжижается, превращаясь в бесцветную жидкость, а при -77,7˚С затвердевает (при н.у.).

По своей химической природе он представляет собой нитрид водорода H3N. В химическом строении аммиака sp3-гибридные орбитали атома азота образуют три связи с тремя атомами водорода, которые занимают три вершины чуть искаженного тетраэдра. Электроны связей Н-N довольно сильно смещены от водорода к азоту (азот более электроотрицателен, чем водород), поэтому молекула аммиака в целом характеризуется значительной полярностью.

Четвертая вершина тетраэдра занята неподеленной электронной парой азота, что дополнительно увеличивает полярность молекулы аммиака и обеспечивает химическую ненасыщенность и реакционноспособность его молекул.

В аммиаке между молекулами действуют водородные связи, вследствие чего аммиак обладает рядом экстремальных свойств по сравнению с другими водородными соединениями элементов пятой группы главной подгруппы. Вследствие полярности молекул и достаточно высокой диэлектрической проницаемости жидкий аммиак является хорошим неводным растворителем. В жидком аммиаке хорошо растворяются щелочные и щелочно-земельные металлы, сера, фосфор, йод, многие соли и кислоты. Вещества с функциональными полярными группами в жидком аммиаке подвергаются электролитической диссоциации.

По растворимости в воде аммиак превосходит любой другой газ: при 0˚С 1 объем воды поглощает 1200 объемов газообразного аммиака. Прекрасная растворимость аммиака в воде обусловлена возникновением межмолекулярных водородных связей.

Интересным свойством молекул аммиака является их способность к структурной инверсии, т.е. к "выворачиванию наизнанку" путём прохождения атома азота сквозь образованную атомами водорода плоскость основания пирамиды. Потенциальный барьер этой инверсии равен 25 кДж/моль, осуществлять её могут лишь молекулы, достаточно богатые энергией. Скорость инверсии сравнительно невелика - она в 1000 раз меньше скорости ориентации молекул NH3 электрическим полем. С такой инверсией связано электромагнитное излучение строго определённой частоты в радиодиапазоне СВЧ. На молекулах NH3 советские физики в 1955 году создали новый вид генератора излучения – так называемый мазер.

Аммиачный мазер позволил создать аппаратуру для очень точного измерения времени. Благодаря таким сверхточным «молекулярным часам» установлено, что продолжительность земных суток ежегодно возрастает в - среднем на 0,00043 секунд.

Химические свойства. Аммиак весьма реакционноспособное соединение. Благодаря неподелённой электронной паре у атома N для NH3 особенно характерны и легко осуществимы реакции присоединения. Партнёрами аммиака в таких реакциях могут быть молекулы и ионы, способные предоставить для электронной пары азо­та место на своих незаполненных электронных оболочках. Типичный пример — образование иона аммония путём присо­единения иона водорода Н+ к молекуле NH3

сканирование00012222.jpg

Или в другой записи:

сканирование00013333.jpg

В ионе аммония все связи ковалентны и нераз­личимы (равноценны). Такой механизм обра­зования химической ковалентной связи назы­вают донорно-акцепторным, а связь — координационной. Атом азота, имеющий сво­бодную электронную пару,— донор; ион водо­рода Н+, предоставляющий место этой паре на свободной электронной оболочке,— акцептор. Со многими солями аммиак образует продукты присоединения — аммиакаты (на­пример, CuSO4*5NH3, CuSO4*4NH3*H2O). Они подобны гидратам.

По поводу растворения А. в воде существовало мне­ние, что это — химическое взаимодействие по схеме:

Страницы: 1 2

Смотрите также

Ртуть (Hydrargyrum), Hg
Каждому, кто хоть раз держал в руках термометр - "градусник", знакома ртуть. По своим химическим свойствам - это настоящий металл, но в отличие от других металлов жидкий при комнатной темпер ...

Удивительные свойства воды
...

Сера (Sulfur) S
 Сера известна человеку со времен глубокой древности. Легендарный древнегреческий поэт Гомер, живший между XII и VIII вв. до нашей эры, автор эпических поэм "Иллиада" и "Одиссея&qu ...