Amoniakas yra puikiai vandenyje tirpios dujos: viename litre gali ištirpti iki 700 litrų dujinio junginio. Dėl to susidaro ne tik amoniako hidratas, bet ir hidroksilo grupių dalelės, taip pat amonis. Tai jonas, susidarantis sąveikaujant dujų molekulėms ir vandenilio protonams, atskirtam nuo vandens. Straipsnyje apžvelgsime jo savybes ir pritaikymą pramonėje, medicinoje ir kasdieniame gyvenime.
Kaip susidaro amonio dalelės
Vienas iš labiausiai paplitusių cheminių jungčių tipų, būdingas ir neorganiniams junginiams, ir organinėms medžiagoms, yra kovalentinis ryšys. Jis gali susidaryti tiek persidengiant elektronų debesims su priešingu sukimosi tipu – sukimu, tiek donoro-akceptoriaus mechanizmo pagalba. Tokiu būdu susidaro amonis, kurio formulė yra NH4+. Šiuo atveju cheminė jungtis susidaro naudojant vieno atomo laisvąją orbitalęir elektronų debesis, kuriame yra du elektronai. Azotas suteikia jonui savo neigiamų dalelių porą, o vandenilio protonas turi laisvą 1s orbitą. Artėjant dviem elektronams azoto debesis tampa įprastas jam ir H atomui. Ši struktūra vadinama molekuliniu elektronų debesiu, kuriame susidaro ketvirtasis kovalentinis ryšys.
Donoro-akceptoriaus mechanizmas
Dalelė, kuri suteikia elektronų porą, vadinama donore, o neutralus atomas, dovanojantis tuščią elektronų elementą, vadinamas akceptoriumi. Susidaręs ryšys vadinamas donoru-akceptoriumi arba koordinacija, nepamirštant, kad tai ypatingas klasikinio kovalentinio ryšio atvejis. Amonio jonas, kurio formulė yra NH4+, turi keturias kovalentines jungtis. Iš jų trys, jungiančios azoto ir vandenilio atomus, yra įprastos kovalentinės rūšys, o paskutinė yra koordinacinė jungtis. Nepaisant to, visos keturios rūšys yra visiškai lygiavertės viena kitai. Vandens molekulių ir Cu2+ jonų sąveika vyksta panašiai. Tokiu atveju susidaro kristalinio vario sulfato makromolekulė.
Amonio druskos: savybės ir gamyba
Adityvinėje reakcijoje dėl vandenilio jonų ir amoniako sąveikos susidaro NH4+ jonas. NH3 molekulė elgiasi kaip akceptorius, todėl turi ryškias bazines savybes. Dėl reakcijos su neorganinėmis rūgštimis atsiranda druskų molekulių: chlorido, sulfato, amonio nitrato.
NH3 + HCl=NH4Cl
Amoniako tirpimo vandenyje procesas taip pat lemia amonio jonų susidarymą, kurį galima gauti pagal lygtį:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
Dėl to vandeniniame amoniako tirpale, dar vadinamame amonio hidroksidu, padidėja hidroksilo dalelių koncentracija. Tai lemia tai, kad terpės reakcija tampa šarminė. Jį galima nustatyti naudojant indikatorių – fenolftaleiną, kuris keičia spalvą iš bespalvės į avietinę. Dauguma junginių yra bespalvių kristalinių medžiagų pavidalo, lengvai tirpsta vandenyje. Daugeliu apraiškų jie primena aktyvių metalų druskas: ličio, natrio, rubidžio. Didžiausią panašumą galima rasti tarp kalio ir amonio druskų. Tai paaiškinama panašiais kalio jonų ir NH4+ spindulių dydžiais. Kaitinant, jie suyra ir susidaro amoniako dujos.
NH4Cl=NH3 + HCl
Reakcija yra grįžtama, nes jos produktai vėl gali sąveikauti vienas su kitu, sudarydami amonio druską. Kaitinant amonio chlorido tirpalą, NH3 molekulės iš karto išgaruoja, todėl pasigirsta amoniako kvapas. Todėl kokybinė reakcija į amonio joną yra jo druskų terminis skilimas.
Hidrolizė
Amoniako vanduo pasižymi silpnos bazės savybėmis, todėl druskos, kuriose yra NH4+ dalelių, vyksta mainų su vandeniu procesas – hidrolizė. Amonio chlorido arba sulfato tirpalai turi šiek tiek rūgštinę reakciją, nes juosekaupiasi vandenilio katijonų perteklius. Jei į juos pridėsite šarmo, pavyzdžiui, natrio hidroksido, tada hidroksilo dalelės sujungs vandenilio protonus ir sudarys vandens molekules. Pavyzdžiui, amonio chlorido hidrolizė yra druskos ir vandens mainų reakcija, dėl kurios susidaro silpnas elektrolitas – NH4OH.
Amonio druskų terminio skilimo ypatybės
Dauguma šios grupės junginių, kaitinant, sudaro dujinį amoniaką, pats procesas yra grįžtamas. Tačiau jei druska pasižymi ryškiomis oksidacinėmis savybėmis, pavyzdžiui, amonio nitratas yra vienas iš jų, tada kaitinama ji negrįžtamai suyra į azoto monoksidą ir vandenį. Ši reakcija yra redokso reakcija, kurioje amonio jonas yra reduktorius, o nitrato rūgšties rūgšties liekanos anijonas yra oksidatorius.
Amoniako junginių vertė
Tiek pačios amoniako dujos, tiek dauguma jo druskų yra plačiai naudojamos pramonėje, žemės ūkyje, medicinoje ir kasdieniame gyvenime. Esant žemam slėgiui (apie 7–8 atm.), dujos greitai suskystėja, sugerdamos didelį šilumos kiekį. Todėl jis naudojamas šaldymo įrenginiuose. Chemijos laboratorijose amonio hidroksidas naudojamas kaip silpna laki bazė, patogi eksperimentams. Didžioji dalis amoniako sunaudojama nitratų rūgščiai ir jos druskoms – svarbioms mineralinėms trąšoms – nitratui gauti. Amonio nitratas turi ypač daug azoto. Jis taip pat naudojamas pirotechnikoje ir griovimo darbuose gamybojesprogstamosios medžiagos – amonalai. Amoniakas, kuris yra amonio chloridas, buvo naudojamas galvaniniuose elementuose, medvilninių audinių gamyboje ir metalo litavimo procesuose.
Šiuo atveju medžiaga pagreitina oksido plėvelių pašalinimą iš metalo paviršiaus, kurios virsta chloridais arba redukuojasi. Medicinoje aštraus kvapo amoniakas naudojamas kaip sąmonės atkūrimo priemonė pacientui nualpus.
Mūsų straipsnyje mes išnagrinėjome amonio hidroksido ir jo druskų savybes ir pritaikymą įvairiose pramonės šakose ir medicinoje.
