§ 38. Амоній

Природні сполуки. У природних водах і в атмосфері є в невеликій кіль­кості нітрит і карбонат амонію. Ці сполуки утворюються в результаті роз­кладання рослин і організмів тварин під впливом бактерій. Органічні речо­вини, в яких міститься азот, при нагріванні їх без доступу повітря виді­ляють аміак.

Властивості. Розчин аміаку у воді називають аміачною водою, або на­шатирним спиртом. Густина аміачної води зменшується із збільшенням кон­центрації аміаку у воді.

Реакцію між аміаком і водою можна подати таким рівнянням:

NH_s + HOH ї* NH^ + OhT.

130

З цієї реакції видно, що іони NH* є комплексними. Реакція розчину луж­на, бо концентрація іонів [ОН^-] більша за концентрацію іонів [Н⁺].

NH₄OH з кислотами утворює відповідні амонійні солі. За властивостями ці солі дуже схожі на солі калію. Майже всі солі амонію, за винятком гідро-тартрату, хлороплатинату і нітрокобальтату, добре розчиняються у воді.

Реакції іонів амонію: їдкі луги (NaOH або КОН) при нагріванні з роз­чинами солей амонію виділяють аміак, наприклад:

NH+ + ОН- = NH₃f + Н₂0,

або

NH₄C1 + NaOH = NH₃f + NaCl + H₂0.

Аміак можна виявити за запахом, а також відповідними хімічними реак­ціями.

Червоний лакмусовий папірець, змочений водою, синіє у парі аміаку, бо він утворює з водою гідроксид, розчин якого має лужну реакцію:

NH₃ + Н₂0 = NH₄OH.

Фільтрувальний папір, змочений розчином нітрату ртуті (І), чорніє. Реакція між аміаком і нітратом ртуті (І) відбувається за таким рівня­нням:

ОС ^NH

Hg

N0₃ + 2Hg + 3NH₄N0₃.

Хн,/'"'²

2Hg₂ (N0₃)₂ + 4NH₃ + Н₂0 :

При цьому відбувається дисмутація ¹ ртуті (І) у ртуть (II) і металічну.

/Hg- Ртуть (II) у вигляді радикала 0( заміщує два атоми водню в іоні

\Hg— амонію.'Почорніння фільтрувального паперу зумовлюється виділенням віль­ної металічної ртуті.

При внесенні в газоподібний аміак скляної палички, змоченої концентро­ваною соляною кислотою, з'являється білий димок внаслідок утворення хлориду амонію:

NH₃ + HC1 = NH₄C1.

Виконання реакції. До 3—5 краплин досліджуваного розчи­ну в пробірці добавляють 3—5 краплин 2 н. розчину їдкого лугу. Зверху на пробірку кладуть червоний лакмусовий папірець, змочений водою, або смужку фільтрувального паперу, змочену розчином нітрату ртуті (І), і пробірку нагрівають. При цьому треба стежити, щоб бризки розчину не попадали на папір. У присутності іонів амонію лакмусовий папірець поси­ніє, а фільтрувальний папір почорніє.

Якщо піднести до отвору пробірки скляну паличку, змочену концентрова­ною НС1, то з'явиться білий «дим».

¹ Дисмутацією називається реакція довільної зміни електровалентності елемента в сполуці з утворенням двох речовин, в яких цей елемент виявляє вищу і нижчу валентність порівняно з валентністю елемента у вихідній сполуці.

5*

131

Реактив Несслера — це суміш K₂fHgI₄ ] з КОН. При добавлянні реактиву Несслера до розчину солей амонію виділяється аміак (у реактиві міститься луг), який з KJHgI₄] утворює червоно-бурий осад йодиддийододимеркурамо-mioNH₂Hg₂I₃:

NH₃ + 2К₂ [Hgl₄] + КОН = NH₂Hg₂I₃ + 5КІ + Н₂0, або

NH₄C1 + 2К₂ [Hgl₄] + 2КОН = NH₂Hg₂I₃ + SKJ0+ 2Н₂0. + $JX

Структура формули NH₂Hg₂I₃ аналогічна структурі й формулі нітрату оксодимеркурамонію:

"I-Hg₄

)NH₂

Реакція дуже чутлива і придатна для виявлення навіть надзвичайно малих концентрацій («слідів») іонів NH4". У таких випадках замість утворення червоно-бурого осаду розчин забарвлюється в жовтий колір. Реакції вияв­лення іонів NH^ за допомогою реактиву Несслера заважають іони (Fe^3-r, Cr³⁺, Ni²⁺ тощо), які утворюють з лугом забарвлені гідроксиди, що не роз­чиняються у воді, а також іони (Hg²⁺, Sn²⁺, Sb³⁺ тощо), які при взаємодії з йодид-іонами руйнують реактив.

Гексагідроксостибіат калію К [Sb(OH)₆] у присутності солей амонію розкладається, виділяючи білий аморфний осад метасурм'яної кислоти HSb0₃ (див. с. 125).

Гідротартрат натрію NaHC₄H₄O_e, кобальтинітрит натрію Na₃[Co(N0₂)₆1 у нейтральному або оцтовокислому розчині утворюють з іона­ми NH4" осади, аналогічні осадам іонів К⁺ (див. с. 127—129).

Отже, наявність іонів NH* У розчині заважає виявленню іонів Na⁺ реактивом KfSb(OH)_e], а також іонів К⁺ реактивами NaHC₄H₄0₆ І Na₃ [Co (N0₂)₆]. Тому до виявлення іонів К⁺ і Na⁺ повинна бути виявлена присутність іонів NH^ у розчині. Якщо він виявлений, то реакції на іони К⁺ і Na⁺ проводять після видалення або зв'язування іонів амонію.

Розкладання солей амонію нагріванням. При температурі, близькій до температури червоного жару, усі солі амонію розкладаються. Характер розкладу залежить від природи аніона солі. У тих випадках, коли прожа­рюють амонійну сіль леткої кислоти, відбувається термічна дисоціація солі на газоподібні кислоту і аміак. Але при виході із зони високої температури ці продукти знову сполучаються, утворюючи вихідну амонійну сіль. На­приклад, при прожарюванні NH₄C1 реакція розкладу відбувається за рів­нянням

NH₄C1 & NH₃ + НС1.

Якщо до складу солі амонію входить аніон нелеткої кислоти, то при прожарюванні такої солі виділяється тільки аміак. Наприклад:

(NH_t)₃ Р0₄ = 3NH₃ + Н_аО + НРО_в.

132

При прожарюванні солі амонію, аніон якої є окислювачем, аміак окис­люється до азоту або до оксидів азоту. Наприклад:

(NH₄)₂ Сг₂0, = N₂ + 4Н_аО + Сг₂0₃; NH₄NO* = N₂0 + 2Н₂0.

Наводимо рівняння реакцій розкладу деяких інших солей амонію при

прожарюванні:

NH₄N0₂ = N₂ + 2H₂0;

З (NH₄)₂ S0₄ = N₂ + 4NH₃ + 6H₂0 + 3S0₂;

(NH₄)₂ C₂0₄ = 2NH, + H₂0 + CO + C0₂.

Як видно з рівнянь, при прожарюванні будь-якої солі амонію вона завжди розкладається, при цьому у відсутності окислювача незалежно від складу газоподібних продуктів виділяється аміак.

Солі калію, натрію і магнію порівняно малолеткі, вони при прожарю­ванні не розкладаються і, отже, відокремлюються від солей амонію.

Виконання реакції. Відокремлення іонів амо­нію. У маленьку фарфорову чашку вміщують 2—3 мл досліджуваного розчину і нагрівають на азбестованій сітці або на електрич"ій плитці під тягою до повного випарювання всієї рідини. Щоб уникнути розбризкування, краще закінчувати випарювання, вмістивши чашку на водяну баню. Потім сухий залишок прожарюють на відкритому полум'ї до повного припинення виділення білого «диму». Після прожарювання сухий залишок зіскрібають скляною паличкою із стінок чашки, збирають його на дні і знову прожа­рюють. Потім перевіряють залишок на повноту видалення солі амонію. Для цього кристалик сухого залишку розчиняють у воді і випробовують роз­чин реактивом Несслера. Переконавшись, що в ньому немає солей амонію, в охолоджену чашку вливають 1—2 мл води і рідину фільтрують. Під час фільтрування відокремлюються органічні домішки, які при прожарюванні обвуглюються, а також основні солі магнію.

Взаємодія іонів NHt з формальдегідом (формаліном) СН₂0. Іони NH7" з формальдегідом утворюють органічну сполуку гексаметилентетрамін (уро­тропін) (CH₂)_eN₄. Реакція відбувається за рівнянням

4NH+ + 6СН₂0 <з (СН₂)₆ N₄ + 6Н₂0 + 4Н+.

Ця реакція відбувається досить повно, якщо зв'язати іони водню. Для цього добавляють розчин карбонату натрію, який, крім того, осаджує катіони всіх інших груп та іони Mg²+, якщо вони є в розчині. Отже, реакція утворення гексаметилентетраміну дає можливість виявляти іони К⁺ дробним методом, не видаляючи іони амонію з досліджуваного розчину.

Виконання реакції. До 1—2 мл досліджуваного розчину добавляють стільки ж 40%-го розчину формаліну, краплину фенолфталеїну (індикатор) і розчин Na₂C0₃ до появи червоного забарвлення. Якщо при цьому випадає осад, розчин нагрівають протягом 1—2 хв. Потім його

* NH₄N0₃ залежно від умов може розкладатись і за іншим рівнянням.

133

відокремлюють фільтруванням і викидають. До фільтрату добавляють розчи­ну оцтової кислоти до зникнення червоного забарвлення і виявляють у ньому іони К⁺ за допомогою реактива Na₃ [Co(N0₂)_e].