אמוניה הוא גז עם מסיסות מצוינת במים: ניתן להמיס עד 700 ליטר של תרכובת גז בליטר אחד ממנו. כתוצאה מכך, לא רק הידרט אמוניה נוצר, אלא גם חלקיקים של קבוצות הידרוקסיל, כמו גם אמוניום. זהו יון הנובע מאינטראקציה של מולקולות גז ופרוטוני מימן שמתפצלים ממים. במאמר שלנו, נשקול את תכונותיו ויישומיו בתעשייה, ברפואה ובחיי היומיום.
איך נוצרים חלקיקי אמוניום
אחד הסוגים הנפוצים ביותר של קשרים כימיים, האופייניים הן לתרכובות אנאורגניות והן לחומרים אורגניים, הוא קשר קוולנטי. הוא יכול להיווצר הן על ידי חפיפה של ענני אלקטרונים עם סוג סיבוב הפוך - ספין, והן בעזרת מנגנון תורם-מקבל. כך נוצר אמוניום שהנוסחה שלו היא NH4+. במקרה זה, הקשר הכימי נוצר באמצעות מסלול חופשי של אטום אחדוענן אלקטרוני המכיל שני אלקטרונים. חנקן מספק ליון זוג חלקיקים שליליים משלו, ולפרוטון המימן יש מסלול 1s חופשי. ברגע של התקרבות שני אלקטרונים ענן חנקן הופך נפוץ עבורו ועבור אטום H. מבנה זה נקרא ענן האלקטרונים המולקולרי, בו נוצר הקשר הקוולנטי הרביעי.
מנגנון מקבל תורם
חלקיק המספק זוג אלקטרונים נקרא תורם, ואטום ניטרלי שתורם תא אלקטרונים ריק נקרא מקבל. הקשר שנוצר נקרא תורם-מקבל או קואורדינציה, בלי לשכוח שזה מקרה מיוחד של הקשר הקוולנטי הקלאסי. יון האמוניום, שהנוסחה שלו היא NH4+, מכיל ארבעה קשרים קוולנטיים. מתוכם, שלושה המשלבים אטומי חנקן ומימן הם המינים הקוולנטיים הרגילים, והאחרון הוא קשר קואורדינציה. עם זאת, כל ארבעת המינים שווים לחלוטין זה לזה. האינטראקציה בין מולקולות מים ליוני Cu2+ מתנהלת באופן דומה. במקרה זה, נוצרת מקרומולקולה של גופרת נחושת גבישית.
מלחי אמוניום: תכונות וייצור
בתגובת הוספה, האינטראקציה של יון מימן ואמוניה גורמת ליצירת יון NH4+. מולקולת NH3 מתנהגת כמקבל, ולכן יש לה תכונות בסיס מובהקות. התגובה עם חומצות אנאורגניות מובילה להופעת מולקולות מלח: כלוריד, סולפט, אמוניום חנקתי.
NH3 + HCl=NH4Cl
תהליך המסת האמוניה במים מוביל גם ליצירת יון אמוניום, אותו ניתן לקבל באמצעות המשוואה:
NH3 + H2O=NH4+ + OH-
כתוצאה מכך, ריכוז חלקיקי ההידרוקסיל עולה בתמיסה מימית של אמוניה, הנקראת גם אמוניום הידרוקסיד. זה מוביל לעובדה שהתגובה של המדיום הופכת לבסיסית. ניתן לקבוע זאת באמצעות המחוון - פנולפתלין, המשנה את צבעו מחסר צבע לפטל. לרוב התרכובות יש צורה של חומרים גבישיים חסרי צבע, המסיסים בקלות במים. ברבים מהביטויים שלהם, הם דומים למלחים של מתכות פעילות: ליתיום, נתרן, רובידיום. ניתן למצוא את קווי הדמיון הגדולים ביותר בין מלחי אשלגן ואמוניום. זה מוסבר על ידי הגדלים הדומים של רדיוסים של יוני אשלגן ו-NH4+. כאשר הם מחוממים, הם מתפרקים ליצירת גז אמוניה.
NH4Cl=NH3 + HCl
התגובה היא הפיכה, מכיוון שהמוצרים שלה יכולים שוב לקיים אינטראקציה זה עם זה ליצירת מלח אמוניום. כאשר תמיסת האמוניום כלוריד מחוממת, מולקולות NH3 מתאדות מיד, כך שריח האמוניה נשמע. לכן, תגובה איכותית ליון האמוניום היא פירוק תרמי של המלחים שלו.
הידרוליזה
מי אמוניה מציגים תכונות של בסיס חלש, לכן מלחים המכילים NH4+ חלקיקים עוברים תהליך החלפה עם מים - הידרוליזה. פתרונות של אמוניום כלוריד או סולפט יש תגובה חומצית מעט, שכן בהםמצטבר עודף של קטיוני מימן. אם תוסיף להם אלקלי, למשל, נתרן הידרוקסיד, אז חלקיקי הידרוקסיל יקשרו פרוטוני מימן ליצירת מולקולות מים. לדוגמה, הידרוליזה של אמוניום כלוריד היא תגובת החלפה בין מלח ומים, המובילה ליצירת אלקטרוליט חלש - NH4OH.
תכונות של פירוק תרמי של מלחי אמוניום
רוב התרכובות של קבוצה זו, בחימום, יוצרות אמוניה גזית, התהליך עצמו הפיך. עם זאת, אם למלח יש תכונות חמצון מובהקות, למשל, אמוניום חנקתי הוא אחד מאלה, אז כאשר מחומם, הוא מתפרק באופן בלתי הפיך לחנקן חד חמצני ומים. תגובה זו היא תגובת חיזור, שבה יון האמוניום הוא הגורם המפחית, והאניון של שארית החומצה של חומצה חנקתית הוא הגורם המחמצן.
ערך של תרכובות אמוניה
גם לגז האמוניה עצמו וגם לרוב המלחים שלו יש מגוון רחב של יישומים בתעשייה, בחקלאות, ברפואה ובחיי היומיום. בלחץ נמוך (בערך 7-8 אטמוספירה), הגז מתנזל במהירות, סופג כמות גדולה של חום. לכן, הוא משמש ביחידות קירור. במעבדות כימיות, אמוניום הידרוקסיד משמש כבסיס נדיף חלש נוח לניסויים. רוב האמוניה משמשת להשגת חומצה חנקתית ומלחיה - דשנים מינרליים חשובים - חנקה. אמוניום חנקתי מכיל חנקן גבוה במיוחד. הוא משמש גם בפירוטכניקה ובעבודות הריסה לייצורחומרי נפץ - אמונילים. אמוניה, שהיא אמוניום כלוריד, מצאה שימוש בתאים גלווניים, בייצור בדי כותנה ובתהליכי הלחמת מתכת.
החומר במקרה זה מאיץ את סילוקם של סרטי תחמוצת על פני המתכת, המומרים לכלורידים או מופחתים. ברפואה, אמוניה, שיש לה ריח חריף, משמשת כאמצעי להחזרת ההכרה לאחר שחולה מתעלף.
במאמר שלנו, בחנו את התכונות והשימוש של אמוניום הידרוקסיד ומלחיו בתעשיות שונות וברפואה.
