Вход

Уникальные свойства аммиака и его соединений

Реферат по химии
Дата добавления: 17 ноября 2007
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 1.6 Мб (архив zip, 119 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

















РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ

«Уникальные свойства аммиака и его соединений»





Выполнил:

Ученик 10 класса ОШ № 6

Тимофеев Дмитрий



Проверил: Боргун И.Ф.







2007 год

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

Или в другой записи:

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:

NH3 + Н2О NH4OH  NH4+ +ОН-

Однако термодинамические (то есть энергетические) рас­чёты показали, что на первой стадии процесса образуется вовсе не гидроокись аммония NH4OH, а гидрат ам­миака NH3*H2O:

NH32О NH3-H2O NH4+ + ОН-

Оттого, что ионы NH4 и ОН- в растворах А. образуются не из NH4OH, а из NH3*H2O, таких ионов получается мало: в разбавленном водном растворе — при концент­рации 1 моль/л — каждые 1000 молекул NH3 дают только 42 пары ионов NH4 и ОН-. Такие растворы проявляют слабую щелочную реакцию.

Раствор с концентрацией около 10% А. иног­да называют нашатырным спиртом. На­сыщенный при комнатной температуре раствор А. в воде содержит его около 25%.

При взаимодействии А. с кислотами образу­ются соли аммония — кислые и средние:

NH3 + H2SO4 = (NH4)HSO4
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Поскольку азот в молекуле NH3 имеет окис­лительное число —3, А. является восстанови­телем. При нагревании NH3 с сильными окис­лителями — хлором, бромом, перекисью водо­рода, а также с окислами некоторых металлов образуется свободный азот:

2NH3 + 3Cl =N2+6HCl
2NH3 + ЗСuО = N2 + ЗСu + ЗН2О

В кислороде А. горит:

4NH3+3O2=2N2+6H2O

На воздухе же А. горит, только если смесь воз­духа с А. содержит 16—25% NH3.

Когда окисление А. кислородом ведут в при­сутствии катализатора (сплав платины с роди­ем или др.), то образуется окись азота:

4NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О.

На этой реакции с последующим окислением NO в двуокись азота NO2 основаны промышлен­ные методы получения азотной кислоты.

Для А. характерны и реакции замещения. Так, щелочные и щелочноземельные металлы при взаимодействии с А. могут давать в зави­симости от условий либо нитриды (Na3N — когда замещены все атомы Н), либо амиды (NaNH2— когда замещён один атом Н). При действии избытка хлора на NH3 или насыщен­ный раствор NH4Cl образуется хлористый азот NCl3 — очень непрочный продукт замещения водорода в А.:

NH3 +3Cl2=3HCl+NCl3

NH4Cl + ЗСl 2= 4НСl + NCl3

Взаимодействие А. с двуокисью углерода при температуре 150—190°С и давлении 100— 200 атм. даёт очень ценный химический про­дукт — мочевину:

2NH3 + СО2 = (NH2)2CO + Н2О
Десятки млн. т мочевины применяют как удоб­рение в сельском хозяйстве и как полупродукт во многих химических производствах.



Использованный материал:

  1. Энциклопедия Школьника: Неорганическая Химия (под общей редакцией члена-корреспондента М.А. Прокофьева). - М.: «Советская Энциклопедия», 1975. 384 стр. с ил.

  2. По материалам Интернет.





© Рефератбанк, 2002 - 2017