Nh3 как получить воду

Аммиак: получение и свойства

Аммиак

Строение молекулы и физические свойства

В молекуле аммиака NH₃ атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:

Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :

У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:

Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Химические свойства аммиака

1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:

Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.

2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.

Например , аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):

Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:

Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.

В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.

3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов , образуя нерастворимые гидроксиды.

Например , водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):

4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.

Например , хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):

Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:

5. Аммиак горит на воздухе , образуя азот и воду:

Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:

6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием . С металлами реагирует только жидкий аммиак.

Например , жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:

Также возможно образование Na₂NH, Na₃N.

При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:

2NH₃ + 2Al → 2AlN + 3H₂

7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.

Например , аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:

Оксиды металлов , которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак:

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Источник

Аммиачная вода: получение, формула, применение

Бесцветный газ с резким запахом аммиак NH₃ не только хорошо растворяется в воде с выделением тепла. Вещество активно взаимодействует с молекулами H₂O с образованием слабой щелочи. Раствор получил несколько названий, одно из них — аммиачная вода. Соединение обладает удивительными свойствами, которые заключаются в способе образования, составе и химических реакциях.

Образование иона аммония

Образуется ион аммония с одним положительным зарядом и особым типом слабой ковалентной связи – донорно-акцепторной. По своим размерам, заряду и некоторым другим особенностям он напоминает катион калия и ведет себя подобно щелочным металлам. Необычное в химическом плане соединение реагирует с кислотами, образует соли, имеющие важное практическое значение. Названия, в которых отражены особенности получения и свойства вещества:

• аммиачная вода;
• гидроксид аммония;
• гидрат аммиака;
• едкий аммоний.

Меры предосторожности

Необходимо соблюдать осторожность при работах с аммиаком и его производными. Важно помнить:

1. Аммиачная вода имеет неприятный запах. Выделяющийся газ раздражает слизистую поверхность носовой полости, глаз, вызывает кашель.
2. При хранении нашатырного спирта в неплотно закрытых флаконах, ампулах выделяется аммиак.
3. Можно обнаружить без приборов, только по запаху даже небольшое количество газа в растворе и воздухе.
4. Соотношение между молекулами и катионами в растворе изменяется при разных рН.
5. При значении около 7 снижается концентрация токсичного газа NH₃, увеличивается количество менее вредных для живых организмов катионов NH₄ +

Получение гидроксида аммония. Физические свойства

При растворении аммиака в воде образуется аммиачная вода. Формула этого вещества – NH₄OH, но на самом деле одновременно присутствуют ионы

NH₄ + , OH – , молекулы NH₃ и H₂O. В химической реакции ионного обмена между аммиаком и водой устанавливается равновесное состояние. Процесс можно отразить с помощью схемы, на которой противоположно направленные стрелочки указывают на обратимость явлений.

В лаборатории получение аммиачной воды проводят в опытах с азотосодержащими веществами. При смешивании аммиака с водой получается прозрачная бесцветная жидкость. При высоких давлениях растворимость газа увеличивается. Вода больше отдает растворенный в ней аммиак при повышении температуры. Для производственных нужд и сельского хозяйства в промышленных масштабах получают 25-процентное вещество при растворении аммиака. Второй способ предусматривает использование реакции коксового газа с водой.

Химические свойства гидроксида аммония

При соприкосновении две жидкости — аммиачная вода и соляная кислота — покрываются клубами белого дыма. Он состоит из частиц продукта реакции – хлорида аммония. С таким летучим веществом, как соляная кислота, реакция происходит прямо в воздухе.

Слабо-щелочные химические свойства гидрата аммиака:

1. Вещество обратимо диссоциирует в воде с образованием катиона аммония и гидроксид-иона.
2. В присутствии иона NH₄ + бесцветный раствор фенолфталеина окрашивается в малиновый цвет, как в щелочах.
3. Химическая реакция нейтрализации с кислотами приводит к образованию солей аммония и воды: NH₄OH + HCl = NH₄Cl + H₂O.
4. Аммиачная вода вступает в реакции ионного обмена с солями металлов, которым соответствуют слабые основания, при этом образуется нерастворимый в воде гидроксид: 2NH₄OH + CuCl₂ = 2NH₄Cl + Cu(OH)₂ (синий осадок)_.

Аммиачная вода: применение в разных отраслях хозяйства

Необычное вещество широко используется в быту, сельском хозяйстве, медицине, промышленности. Технический гидрат аммиака применяется в сельском хозяйстве, производстве кальцинированной соды, красителей и других видов продукции. В жидком удобрении азот содержится в легкоусвояемой растениями форме. Вещество считается наиболее дешевым и эффективным для внесения в предпосевной период под все сельскохозяйственные культуры.

На производство аммиачной воды затрачивается в три раза меньше средств, чем на выпуск твердых гранулированных азотных удобрений. Для хранения и транспортировки жидкости применяются герметически закрытые цистерны из стали. Некоторые виды красок и средств для обесцвечивания волос производятся с использованием едкого аммония. В каждом медицинском учреждении есть препараты с нашатырным спиртом — 10-процентным раствором аммиака.

Соли аммония: свойства и практическое значение

Вещества, которые получают при взаимодействии гидроксида аммония с кислотами, используются в хозяйственной деятельности. Соли разлагаются при нагревании, растворяются в воде, подвергаются гидролизу. Они вступают в химические реакции со щелочами и другими веществами. Наиболее важное практическое значение приобрели хлориды, нитраты, сульфаты, фосфаты и карбонаты аммония.

Очень важно соблюдать правила и меры безопасности, проводя работы с веществами, в составе которых есть ион аммония. При хранении на складах промышленных и сельскохозяйственных предприятий, в подсобных хозяйствах не должно быть соприкосновения таких соединений с известью и щелочами. Если нарушится герметичность упаковок, то начнется химическая реакция с выделением ядовитого газа. Каждый, кому приходится работать с аммиачной водой и ее солями, обязан знать основы химии. При соблюдении требований техники безопасности используемые вещества не принесут вреда людям и окружающей среде.

Источник

Аммиак ЧДА: как получить аммиачную воду?

Существует несколько водородных соединений азота. Наиболее известным и важным является аммиак — NH₃. Это бинарное соединение азота с водородом, при нормальных условиях представляющее собой бесцветный газ со специфическим запахом.

Растворяется в воде и спиртах. 18-20%-ный раствор NH₃ в воде называют аммиачной водой или водным аммиаком. Это бесцветная или желтоватая прозрачная жидкость с характерным резким запахом, без каких-либо механических примесей.

Известен также другой раствор NH₃, с содержанием основного вещества 10 %, именуемый нашатырным спиртом. Очень часто его отождествляют с аммиачной водой, но на самом деле это разные субстанции, отличающиеся концентрацией аммиака и сферой применения.

Получать водный аммиак возможно благодаря тому, что молекула этого газа является высокополярной. Это обусловливает его отличную растворимость в воде (1 объем воды растворяет 700-1200 объемов аммиака), а также сравнительную простоту перехода в твердое и жидкое состояния. Но главным образом получение раствора этого вещества осуществляется только в промышленных условиях.

Получение аммиачной воды и нашатырного спирта

Водный аммиак получают при взаимодействии сырого коксового газа с водой, конденсирующейся из-за охлаждения газа или специально добавляющейся в него для вымывания NH₃. В обоих вариантах получается слабая (скрубберная) аммиачная вода. Ее дистиллируют с водяным паром и последующими конденсацией и дефлегмацией, в результате чего получается концентрированная аммиачная вода с содержанием NH₃ 18-20 %. Ее применяют для производства азотных удобрений, полимеров, кальцинированной соды, взрывчатых веществ, в качестве хладагента, растворителя, противоморозной добавки, в животноводстве и др.

Из водного аммиака можно получить нашатырный спирт, широко известный в качестве антисептика и возбуждающего средства при обмороках. Для этого доводят концентрацию основного вещества до 10 % путем разбавления водой. Но существует и более короткий и простой метод, применяемый, к примеру, мастерами-холодильщиками.

Они пропускают первый этап и получают нашатырный спирт прямо из аммиака. Для этого шланг с газом помещают в ведро с водой и ждут определенного сигнала – так называемых щелчков, означающих, что реакция завершилась и газ можно перекрывать. Полученный таким образом нашатырный спирт не подходит для использования в химической промышленности и медицине, но может применяться в качестве хладагента.

Существует еще одна разновидность растворов NH₃ – аммиак водный ЧДА (чистый для анализа). Он не содержит никаких посторонних примесей и производится с максимально четким соблюдением технологии. Вещество используется в качестве реактива в аналитической химии и медицине. Оно позволяет синтезировать химически чистые вещества в химической отрасли.

Безопасность и хранение

Реагент является трудногорючим, токсичным веществом. По степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности. При работе с ним следует использовать защитные перчатки, очки, маску и прорезиненную спецодежду. Работу выполнять только в хорошо вентилируемых помещениях.

В случае попадания реактива на кожные покровы и слизистые оболочки следует промыть пораженные области большим количеством воды и обратиться к врачу.

Хранить реагент нужно в закрытой упаковке в сухих складских помещениях. Срок годности – 1 год с даты изготовления.

Где приобрести?

Компания «АКВАХИМ» реализуем высококачественную химпродукцию от ведущих производителей России и зарубежья. Заказать у нас просто: нажмите на соответствующую кнопку возле фотографии товара и введите ваше имя, номер телефона и e-mail. Мы свяжемся с вами в рабочее время для обсуждения деталей.

Источник