Гидрат аммиака

Гидра́т аммиа́ка (гидрокси́д аммо́ния, аммиа́чная вода́, едкий аммоний, едкий аммиак) — соединение, образующееся при взаимодействии аммиака с водой и диссоциирующее в воде с образованием катионов аммония и гидроксид-анионов (слабое основание):

NH₃ + H₂O = NH₃·H₂O = NH₄⁺ + OH⁻

Имеет щелочную среду

Реакция образования гидроксида аммония обратима, поэтому в водных растворах гидроксид аммония находится в равновесии с аммиаком, обусловливающим резкий запах таких растворов.

Водные растворы аммиака, в которых он существует преимущественно в форме гидроксида аммония, носят название аммиачная вода (промышленно выпускается 25%-й раствор аммиака, получают насыщением синтетическим газообразным аммиаком воды или аммиаком, образующимся при коксовании каменных углей в коксовых печах).

Применение

Аммиачная вода применяется для получения солей аммония (азотные удобрения), в производстве соды, красителей и др., слабый (обычно 10%-й) раствор — нашатырный спирт.

Комплексообразование

Благодаря своим электронодонорным свойствам, молекулы NH3 могут входить в качестве лиганда в комплексные соединения. Так, введение избытка аммиака в растворы солей d-металлов приводит к образованию их аминокомплексов:

Комплексообразование обычно сопровождается изменением окраски раствора. Так, в первой реакции голубой цвет (CuSO4) переходит в темно-синий (окраска комплекса), а во второй реакции окраска изменяется из зелёной (Ni(NO3)2) в сине-фиолетовую. Наиболее прочные комплексы с NH3 образуют хром и кобальт в степени окисления +3.

Жидкий аммиак

Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы (автопротолиз), в чём проявлется его сходство с водой:

Жидкий аммиак, как и вода, является сильным ионизирующим растворителем, в котором растворяется ряд активных металлов: щелочные, щёлочноземельные, Mg, Al, а также Eu и Yb. Растворимость щелочных металлов в жидком NH3 составляет несколько десятков процентов.

При испарении аммиака щелочные металлы выделяются в чистом виде

6NaNH₂ = 6Na + 4NH₃ + N₂

а щелочноземельные — в виде комплексов с аммиаком [Э(NH3)6] обладающих металлической проводимостью.

[реакция]

При слабом нагревании эти комплексы разлагаются на металл и NH3.

[реакция]

Растворенный в NH3 металл постепенно реагирует с образованием амида:

Получающиеся в результате реакции с аммиаком амиды металлов содержат отрицательный ион NH2−, который также образуется при самоионизации аммиака. Таким образом, амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Скорость реакции возрастает при переходе от Li к Cs. Реакция значительно ускоряется в присутствии даже небольших примесей H2O.

Металлоаммиачные растворы обладают металлической электропроводностью, в них происходит распад атомов металла на положительные ионы и сольватированные электроны, окруженные молекулами NH3. Металлоаммиачные растворы, в которых содержатся свободные электроны, являются сильнейшими восстановителями.

Гидразин n-2

N₂H₄

Физические и хим.св-ва:

Бесцв. дымящая на воздухе жидкость с неприятным запахом. Вызывает рак и мужское бесплодие. Хорошо растворим в воде. Кривая молекула

Способ получения:

Процесс Рашига. Гидразин получают окислением аммиака NH3 или мочевины CO(NH2)2 гипохлоритом натрия NaClO:

NH₃ + NaClO NH₂Cl + NaOH

NH₂Cl + NH₃ N₂H₄+ HCl,

Химические с-ва и сравнение с аммиаком:

Термодинамически гидразин значительно менее устойчив, чем аммиак, так как связь N—N не очень прочна: разложение гидразина - экзотермическая реакция, протекающая в отсутствие катализаторов при 200-300 °С:

3N₂H₄ → 4NH₃ + N₂

горит:

N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O+Q

Переходные металлы (Co, Ni, Cu, Ag) катализируют разложение гидразина, при катализе платиной, родием и палладием основными продуктами разложения являются азот и водород:

N₂H₄ → N₂ + 2H₂

Благодаря наличию двух неподелённых пар электронов у атомов азота, гидразин способен к присоединению одного или двух ионов водорода. При присоединении одного протона получаются соединения гидразиния с зарядом 1+, двух протонов — гидразиния 2+, содержащие соответственно ионы N2H5+ и N2H62+. Водные растворы гидразина обладают основными свойствами, но его основность значительно меньше, чем у аммиака:

N2H4 + H2O → [N2H5]⁺ + OH⁻ (Kb = 3,0·10−6)

(для аммиака Kb = 1,78·10−5) Протонирование второй неподеленной пары электронов протекает ещё труднее:

[N2H5]⁺ + H2O → [N2H6]2⁺ + OH⁻ (Kb = 8,4·10−16)

Известны соли гидразина — хлорид гидразиния N₂H₅Cl, сульфат гидразиния N₂H₆SO₄ и т. д. Иногда их формулы записывают N₂H₄ · HCl, N2H4 · H2SO4 и т. д. и называют гидрохлорид гидразина, сульфат гидразина и т. д. Большинство таких солей растворимо в воде.

Соли гидразина бесцветны, почти все хорошо растворимы в воде. К числу важнейших относится сульфат гидразина N2H4 · H2SO4.

Общ. сравнение:

1.менее основный

2.Одинаковые продукты горения

3.Два раза реагирует с к-тами

4.Легко горит

Ещё хим. св-ва:

Гидразин — энергичный восстановитель. В растворах гидразин обычно также окисляется до азота:

4KMnO4 + 5N2H4 + 6 H2SO4 → 5N2 + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 16H2O

Восстановить гидразин до аммиака можно только сильными восстановителями, такими, как Sn2+, Ti3+, водородом в момент выделения(Zn + HCl):

N2H4 + Zn + 4HCl → 2NH4Cl + ZnCl2