15.Аммиак: физические и химические свойства, свойства жидкого аммиака, свойства солей аммония. Гиразин, гидроксиламин, азотистоводородная кислота, азид-ион.

Аммиа́к — NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта). Аммиак почти вдвое легче воздуха. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов или. Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуя ион аммония NH4+. Благодаря тому, что не связывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде. В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения и плавления, а также более низкую плотность, вязкость, проводимость и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность этих связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды, а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами. Аммиак легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м³, сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий аммиак сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей. Жидкий аммиак практически не проводит электрический ток. Жидкий аммиак — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый аммиак — бесцветные кубические кристаллы.

Гидразин H2N—NH2. Это бесцветная сильногигроскопичная жидкость с запахом, отдаленно напоминающим запах аммиака. Это соединение формально можно рассматривать как продукт замещения одного

из атомов водорода NH3 на аминогруппу NH2, поэтому N2H4 иногда называют диамидом. Строение молекулы N2H4 сходно со строением молекулы пероксида водорода. Группы NH2 могут вращаться вокруг одинарной связи N—N. Явление, при котором молекула одного и того же соединения может принимать различные геометрические формы, обусловленные вращением отдельных фрагментов вокруг одинарных связей N—N, называется конформацией, соединения же, отличающиеся только конформацией, называются поворотными изомерами или конформерами. В зависимости от угла 8 поворота одной группы NH2 относительно другой можно наблюдать различные поворотные изомеры: заслоненную, или цис-фор-

му, заторможенную, или транс-форму. Для синтеза гидразина используют несколько методов. По методу Рашига его получают окислением аммиака гипохлоритом натрия. Процесс протекает через стадию образования хлорамина:

NH3 + NaOCl = NH2C1 + NaOH

NH2C1 + NH3 + NaOH = N2H4 + NaCl + H2Q

2NH3 + NaOCl = N2H4 + NaCl + H20

при производстве гербицидов и лекарственных препаратов.

Гидроксиламин NH2OH. Это соединение можно рассматривать как продукт замещения протона в аммиаке на ОН-группу. Это белое кристаллическое вещество, крайне нестабильное и легко разлагающееся, при

нагревании — со взрывом:

3NH2OH = NH3T + N2T + 3H20

Гидроксиламин является слабым основанием NH2OH • aq + Н20 = NH3OH+ + ОН", Кв = 7 образует соли гидроксиламмония. Гидроксиламин проявляет окислительно-восстановительную двойственность с явным преобладанием восстановительных свойств, окисляясь при этом, как правило, до оксида азота(1):

2NH30HC1 + 212 + 6КОН = N2OT + 4KI + 2КС1 + 7Н20

4FeCl3 + 2NH30HC1 = N2OT + 4FeCl2 + 6HC1 + H20

Окислительные свойства проявляются, как и в случае гидразина, в присутствии сильных восстановителей, например:

2NH2OH + 4FeS04 + 3H2S04 = 2Fe2(S04)3 + (NH4)2S04 + 2H20