Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Аммония катион представляет собой положительно заряженный многоатомных ионов с химической формулой NH+
4
. Она образована протонированией из аммиака (NH 3 ). Аммоний - также общее название положительно заряженных или протонированных замещенных аминов и четвертичных аммониевых катионов ( NR+
4
), где один или несколько атомов водорода заменены органическими группами (обозначены R).

Кислотно-основные свойства [ править ]

Пары соляной кислоты и аммиака, образующие белое облако хлорида аммония

Ион аммония образуется, когда аммиак, слабое основание, реагирует с кислотами Бренстеда (донорами протонов):

Н + + NH 3 → NH+
4

Ион аммония имеет умеренную кислотность, реагируя с основаниями Бренстеда и возвращаясь к незаряженной молекуле аммиака:

NH+
4
+ В - → HB + NH 3

Таким образом, обработка концентрированных растворов солей аммония сильным основанием дает аммиак. Когда аммиак растворяется в воде, небольшое его количество превращается в ионы аммония:

Н 2 О + NH 3 ⇌ ОН - + NH+
4

Степень, в которой аммиак образует ион аммония, зависит от pH раствора. Если pH низкий, равновесие смещается вправо: больше молекул аммиака превращается в ионы аммония. Если pH высокий (концентрация ионов водорода низкая), равновесие смещается влево: ион гидроксида отрывает протон от иона аммония, образуя аммиак.

Образование соединений аммония также может происходить в паровой фазе; например, когда пары аммиака вступают в контакт с парами хлористого водорода, образуется белое облако хлорида аммония, которое в конечном итоге осаждается в виде твердого вещества тонким белым слоем на поверхности.

Соли [ править ]

Образование аммония

Катион аммония найден в различных солей , таких как карбонат аммония , хлорид аммония и нитрата аммония . Большинство простых солей аммония хорошо растворяются в воде. Исключение составляет гексахлороплатинат аммония , образование которого когда-то использовалось в качестве теста на аммоний. Аммонийные соли нитрата и особенно перхлората очень взрывоопасны, в этих случаях аммоний является восстановителем.

В необычном процессе ионы аммония образуют амальгаму . Такие частицы получают электролизом раствора аммония с использованием ртутного катода. [2] Эта амальгама в конечном итоге разлагается с выделением аммиака и водорода. [3]


Чтобы определить, присутствует ли ион аммония в соли, сначала соль нагревают в присутствии гидроксида щелочного металла, выделяя газ с характерным запахом, который, конечно же, является аммиаком .

Для дальнейшего подтверждения аммиака он прошел через стеклянный стержень, погруженный в раствор HCl ( соляной кислоты ), создав белые плотные пары хлорида аммония .

Аммиак при прохождении через раствор CuSO 4 ( сульфат меди ) меняет цвет с синего на темно-синий, образуя реагент Швейцера .


Аммиак или ион аммония при добавлении к реактиву Неслера дает осадок коричневого цвета, известный как йодид основания Миллиона в основной среде.


Ион аммония при добавлении к платинохлористоводородной кислоте дает желтый осадок.


Ион аммония при добавлении к кобальтинитриту натрия дает желтый осадок.


Ион аммония при добавлении к битартрату калия дает белый осадок.

Структура и связь [ править ]

Неподеленная пара на азотном атоме (N) в аммиаке, представленный в виде линии над N, образует связь с протоном (H + ). После этого все четыре связи N – H эквивалентны, являясь полярными ковалентными связями . Ион имеет четырехгранную структуру и изоэлектронный с метаном и боргидридом . По размеру катион аммония ( r ionic = 175 мкм) напоминает катион цезия ( r ionic = 183 мкм).

Органические ионы [ править ]

Атомы водорода в ионе аммония могут быть замещены алкильной группой или некоторой другой органической группой с образованием замещенного иона аммония ( номенклатура IUPAC : ион амина ). В зависимости от количества органических групп катион аммония называют первичным , вторичным , третичным или четвертичным . За исключением катионов четвертичного аммония, катионы органического аммония являются слабыми кислотами.

Примером реакции с образованием иона аммония является реакция между диметиламином , (CH 3 ) 2 NH, и кислотой с образованием катиона диметиламмония , (CH 3 ) 2 NH.+
2
:

Катионы четвертичного аммония имеют четыре органические группы, присоединенные к атому азота, у них нет атома водорода, связанного с атомом азота. Эти катионы, такие как катион тетра- н- бутиламмония , иногда используются для замены ионов натрия или калия с целью увеличения растворимости связанного аниона в органических растворителях. Соли первичного, вторичного и третичного аммония выполняют ту же функцию, но менее липофильны. Они также используются в качестве катализаторов межфазного переноса и поверхностно-активных веществ .

Необычный класс органических солей аммония - это производные катион- радикалов амина R 3 N + •, такие как трис (4-бромфенил) аммониил гексахлорантимонат .

Биология [ править ]

Ионы аммония являются отходы продуктом метаболизма в животных . У рыб и водных беспозвоночных он выделяется непосредственно в воду. У млекопитающих , акул и амфибий он превращается в цикле мочевины в мочевину , поскольку мочевина менее токсична и может храниться более эффективно. У птиц , рептилий и наземных улиток метаболический аммоний превращается в мочевую кислоту , которая является твердой и поэтому может выводиться с минимальной потерей воды. [4]

Аммоний является важным источником азота для многих видов растений, особенно тех, которые растут на гипоксических почвах. Однако он также токсичен для большинства видов сельскохозяйственных культур и редко применяется в качестве единственного источника азота. [5]

Металл [ править ]

Ион аммония имеет очень похожие свойства с катионами тяжелых щелочных металлов и часто считается близким эквивалентом. [6] [7] [8] Ожидается, что аммоний будет вести себя как металл (NH+
4
ионы в море электронов) при очень высоких давлениях, например, внутри газовых планет-гигантов, таких как Уран и Нептун . [7] [8]

В нормальных условиях аммоний существует не как чистый металл, а как амальгама (сплав с ртутью ). [9]

См. Также [ править ]

  • Транспортер аммония
  • f-соотношение
  • Гидроний (H 3 O + )
  • Иминиум
  • Нитрификация
  • Ониевые соединения

Ссылки [ править ]

  1. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации IUPAC 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC - IUPAC . ISBN  0-85404-438-8 . С. 71,105,314. Электронная версия.
  2. ^ Псевдобинарные соединения
  3. ^ "Соли аммония" . Энциклопедия ВИАС .
  4. ^ Кэмпбелл, Нил А .; Джейн Б. Рис (2002). «44» . Биология (6-е изд.). Сан-Франциско: Pearson Education, Inc., стр.  937–938 . ISBN 978-0-8053-6624-2.
  5. ^ Бритто, ДТ; Kronzucker, HJ (2002). « Токсичность NH 4 + для высших растений: критический обзор» (PDF) . Журнал физиологии растений . 159 (6): 567–584. DOI : 10.1078 / 0176-1617-0774 .
  6. ^ Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего / Берлин: Academic Press / De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
  7. ^ a b Стивенсон, DJ (20 ноября 1975 г.). «Есть ли металлический аммоний?». Природа . 258 (5532): 222–223. Bibcode : 1975Natur.258..222S . DOI : 10.1038 / 258222a0 . S2CID 4199721 . 
  8. ^ а б Бернал, MJM; Мэсси, HSW (3 февраля 1954 г.). «Металлический аммоний» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 114 (2): 172–179. Bibcode : 1954MNRAS.114..172B . DOI : 10.1093 / MNRAS / 114.2.172 .
  9. ^ Пронзительный, JH (1 октября 1929). «Лекция-демонстрация амальгамы аммония». Журнал химического образования . 6 (10): 1767. Bibcode : 1929JChEd ... 6.1767R . DOI : 10.1021 / ed006p1767 .