Аммоний

Химическое соединение

Аммоний

Имена
Название IUPAC Аммоний
Систематическое название IUPAC Azanium
Идентификаторы
Номер CAS	14798-03-9
3D-модель (JSmol )	Интерактивное изображение
ChEBI	CHEBI: 28938
ChemSpider	218
MeSH	D000644
PubChem CID	16741146
UNII	54S68520I4
CompTox Dashboard (EPA )	DTXSID5043974
InChI InChI = 1S / H3N / h1H3 / p + 1 Ключ: QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O InChI = 1 / H3N / h1H203 / p1H209 / p Обозначение: QGZKDVFQNNGYKY-IKLDFBCSAZ
УЛЫБКИ [NH4 +]
Свойства
Химическая формула	NH. 4
Молярная масса	18,039 г · моль
Кислотность (pK a)	9,25
Основание конъюгата	Аммиак
Структура
Молекулярная форма	Тетраэдр
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на ink

Катион аммония положительно заряженный многоатомный ион с помощью химической формулы NH. 4. Он образуется при протонировании аммиака (NH 3). Аммоний также является общим названием для положительно заряженных или протонированных замещенных аминов и катионов четвертичного аммония (NR. 4), где один или несколько водорода атомы заменены органическими группами (обозначены R).

Содержание

• 1 Кислотно-основные свойства
• 2 Соли
• 3 Структура и связь
• 4 Органические ионы
• 5 Биология
• 6 Металл
• 7 См. Также
• 8 Литература

Кислотно-основные свойства

Пары соляной кислоты и аммиака, образующие белое облако хлорида аммония

Ион аммония образуется, когда аммиак, слабое основание, реагирует с кислоты Бренстеда (доноры протонов):

H + NH 3 → NH. 4

Ион аммония слабокислый, реагируя с основаниями Бренстеда и возвращаясь к незаряженной молекуле аммиака:

NH. 4+ B → HB + NH 3

Таким образом, обработка концентрированных растворов солей аммония сильным основанием дает аммиак. Когда аммиак растворяется в воде, небольшое его количество превращается в ионы аммония:

H2O + NH 3 ⇌ OH + NH. 4

Степень образования аммиака иона аммония зависит от pH раствора. Если pH низкий, равновесие смещается вправо: больше молекул аммиака превращается в ионы аммония. Если pH высокий (концентрация ионов водорода низкая), равновесие смещается влево: ион гидроксида отрывает протон от иона аммония, образуя аммиак.

Образование соединений аммония также может происходить в паровой фазе; например, когда пары аммиака вступают в контакт с парами хлористого водорода, образуется белое облако хлорида аммония, которое в конечном итоге осаждается в виде твердого вещества в виде тонкого белого слоя на поверхностях.

Соли

Образование аммония

Катион аммония обнаружен во множестве солей, таких как карбонат аммония, хлорид аммония и нитрат аммония. Большинство простых солей аммония очень растворимы в воде. Исключением является гексахлороплатинат аммония, образование которого когда-то использовалось в качестве теста на аммоний. Аммонийные соли нитрата и особенно перхлората очень взрывоопасны, в этих случаях аммоний является восстановителем.

В необычном процессе ионы аммония образуют амальгаму. Такие частицы получают путем электролиза раствора аммония с использованием ртутного катода. Эта амальгама в конечном итоге разлагается с выделением аммиака и водорода.

. Чтобы определить, присутствует ли ион аммония в соли, сначала соль нагревают в присутствии гидроксида щелочного металла, выделяя газ с характерным запахом, который, конечно, представляет собой аммиак.

$NH\; 4\; +\; +\; OH\; -\; +\; тепло\; ⟶\; NH\; 3\; +\; H\; 2\; O\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{NH4\; +\; +\; OH-\; +\; тепло->NH3\; +\; H2O\}\}\}$Для дальнейшего подтверждения, что аммиак проходит через стеклянный стержень, погруженный в раствор HCl (соляная кислота ), образуя белые плотные пары хлорида аммония.

$NH\; 3\; (газ)\; +\; HCl\; (водный)\; ⟶\; NH\; 4\; Cl.\; (газ)\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{NH3\; (газ)\; +\; HCl\; (водный)\; ->NH4Cl\; (газ)\}\}\}$

Аммиак при прохождении через CuSO 4(раствор сульфата меди ) меняет цвет с синего на темно-синий, образуя реагент Швейцера.

$CuSO\; 4\; (водн.)\; +\; 4\; NH\; 3\; (водн.)\; +\; 4\; H\; 2\; O\; ⟶\; [Cu\; (NH\; 3)\; 4\; (H\; 2\; O)\; 2]\; (OH)\; 2\; (водный\; раствор)\; +\; H\; 2\; SO\; 4\; (водный\; раствор)\; \{\backslash \; Displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{CuSO4\; (водный\; раствор)\; +\; 4NH3\; (водный\; раствор)\; +\; 4H2O\; ->[Cu\; (NH3)\; 4\; (H2O)\; 2]\; (OH)\; 2\; (водн.)\; +\; H2SO4\; (водн.)\}\}\}$

.

Аммиак при добавлении или ион аммония к реагенту Неслера дает осадок коричневого цвета, известный как йодид основания Миллиона, в основной среде.

.

Ион аммония при добавлении к платинохлористоводородной кислоте дает желтый осадок.

$H\; 2\; [PtCl\; 6]\; (водный\; раствор)\; +\; NH\; 4\; +\; (водный\; раствор)\; ⟶\; (NH\; 4)\; 2\; [PtCl\; 6]\; (s)\; +\; 2\; H\; +\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{H2\; [PtCl6]\; (водный)\; +\; NH4\; +\; (водн.)\; ->(NH4)\; 2\; [PtCl6]\; (s)\; +\; 2H\; +\}\}\}$

. Ион аммония при добавлении к кобальту натрия46 дает желтый осадок.

$Na\; 3\; [Co\; (NO\; 2)\; 6]\; (водн.)\; +\; 3\; NH\; 4\; (водн.)\; ⟶\; (NH\; 4)\; 3\; [Co\; (NO\; 2)\; 6]\; (s)\; +\; 3\; Na\; +\; (\; aq)\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{Na3\; [Co\; (NO2)\; 6]\; (aq)\; +\; 3NH4\; (aq)\; ->(NH4)\; 3\; [Co\; (NO2)\; 6]\; (s)\; +\; 3Na\; +\; (aq)\}\}\}$

. Ион аммония при добавлении к битартрату калия дает белый осадок.

$KC\; 4\; H\; 5\; O\; 6\; (водный\; раствор)\; +\; NH\; 4\; +\; (водный\; раствор)\; ⟶\; (NH\; 4)\; C\; 4\; H\; 5\; O\; 6\; (s)\; +\; K\; +\; (водный\; раствор)\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{KC4H5O6\; (водный\; раствор)\; +\; NH4\; +\; (вод.)\; ->(NH4)\; C4H5O6\; (s)\; +\; K\; +\; (вод.)\}\}\}$

Структура и связывание

неподеленная электронная пара на атоме азота (N) в аммиаке, представленная линией над N, образует связь с протоном (H). После этого все четыре Связи N – H эквивалентны, являясь полярными ковалентными связями. Ион имеет тетраэдрическую структуру и изоэлектронен с метаном и борогидрид. По размеру катион аммония (r ионный = 175 мкм) напоминает катион цезия (r ионный = 183 мкм).

Органические ионы

Атомы водорода в ионе аммония могут быть замещены алкильной группой или какой-либо другой органической группой. с образованием замещенного иона аммония (по номенклатуре IUPAC : ион аминия ). В зависимости от количества органических групп катион аммония называют первичным, вторичным, третичным или четвертичным. За исключением катионов четвертичного аммония, катионы органического аммония являются слабыми кислотами.

Примером реакции с образованием иона аммония является реакция между диметиламином, (CH 3)2NH и кислотой с образованием катиона, (CH 3)2NH. 2:

Катионы четвертичного аммония имеют четыре органические группы, присоединенные к атому азота, у них отсутствует атом водорода, связанный с атомом азота. Эти катионы, такие как катион тетра-н-бутиламмония, иногда используются для замены ионов натрия или калия для увеличения растворимость связанного аниона в органических растворителях. Первичные, вторичные и третичные соли аммония выполняют ту же функцию, но менее липофильны. Они также используются в качестве катализаторов межфазного переноса и поверхностно-активных веществ.

Необычный класс органических солей аммония - это производные аминных радикальных катионов, R 3 N, такие как трис (4-бромфенил) аммониилгексахлорантимонат.

Биология

Ионы аммония являются побочным продуктом метаболизма животных. У рыб и водных беспозвоночных он выделяется непосредственно в воду. тер. У млекопитающих, акул и земноводных он конвертируется в цикле мочевины в мочевину, поскольку мочевина менее токсичен и может храниться более эффективно. У птиц, рептилий и наземных улиток метаболический аммоний превращается в мочевую кислоту, которая является твердой и поэтому может выводиться с минимальной потерей воды.

Аммоний - важный источник азота для многих видов растений, особенно тех, которые растут на гипоксических почвах. Однако он также токсичен для большинства видов сельскохозяйственных культур и редко применяется в качестве единственного источника азота.

Металл

Ион аммония имеет очень похожие свойства с более тяжелыми щелочными металлами катионов и часто считается близким эквивалентом. Ожидается, что аммоний будет вести себя как металл (ионы NH. 4в море электронов) при очень высоких давлениях, например, внутри газовых планет-гигантов, таких как Уран и Нептун.

при нормальных условиях. В условиях, аммоний не существует в виде чистого металла, но существует в виде амальгамы (сплав с ртутью ).

См. также

• транспортер аммония
• коэффициент f
• Гидроний (H3O)
• Иминий
• Нитрификация
• Соединения ония

Ссылки