Аммоний

ИИ-обзор статьи
Аммоний — положительно заряженный полиатомный ион (катион) с химической формулой NH₄⁺, образующий соли с анионами и являющийся основой класса аммониевых соединений.
Физические свойства и разложение солей аммония
Большинство солей аммония — бесцветные кристаллы, растворимые в воде. При нагревании они разлагаются, причём устойчивость зависит от силы кислоты: соли сильных кислот (например, NH4Cl) стабильнее при комнатной температуре, чем соли слабых (например, (NH4)2CO3).
Окислительно-восстановительное разложение солей аммония
Если анион содержит атом-окислитель, при нагревании происходит внутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция. Восстановительные свойства аммония используются во взрывчатых веществах, например аммоналах.
Обнаружение и количественный анализ аммония
Ионы аммония обнаруживают по выделению аммиака при нагревании с щелочами. Для количественного спектрофотометрического определения применяют реактив Несслера.
Амальгама аммония и свободный радикал NH4
Амальгама аммония образуется из хлорида аммония и амальгамы натрия; она нестабильна и разлагается с выделением водорода и аммиака. Попытки получить свободный радикал NH4 не увенчались успехом; предполагается образование сольватированных атомов водорода.
Органические производные аммония
В ионе аммония все четыре атома водорода могут быть замещены органическими радикалами, образуя соединения различной степени замещения. Гидроксиды тетразамещённого аммония, например гидроксид тетраметиламмония, являются сильными основаниями, значительно превосходящими по силе сам аммоний.
Тетрафтораммоний — уникальный окислитель
Тетрафтораммоний [NF4]+ содержит азот в степени окисления +5 и является сильнейшим окислителем; он устойчив только в соединении с комплексными фтористыми анионами, например [BF4]−.

Аммоний — полиатомный катион с химической формулой . Аммоний с анионами образует соли аммония, аммониевые соединения, последние входят в большой класс ониевых соединений[1]. Ион аммония NH4+ является правильным тетраэдром с азотом в центре и атомами водорода в вершинах тетраэдра. Размер иона — 1,43 Å[2].

Существует также короткоживущий свободный радикал аммония с формулой NH4[3] (см. Свободный аммоний).

Диссоциация солей аммония

При диссоциации солей аммония в водных растворах образуется катион аммония, например:

Свойства солей аммония

Большинство солей аммония — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и легко разлагающиеся при нагревании с выделением газов.

  • Прочность солей аммония сильно различается. Чем сильнее кислота, тем более устойчива соль аммония. Так, соль сильной соляной кислоты хлорид аммония вполне стабилен при комнатной температуре, а соль слабой угольной кислоты карбонат аммония в этих условиях заметно разлагается.

Аммониевые соли летучих кислот при нагревании разлагаются, выделяя газообразные продукты, которые при охлаждении вновь образуют соль:

Если соль образована нелетучей кислотой, то нагревание протекает с разложением аммонийной соли:

  • Если анион соли аммония содержит атом-окислитель, то при её нагревании происходит реакция внутримолекулярного окисления-восстановления, например:

Реакция обнаружения аммония

Реакция для обнаружения аммония — выделение аммиака при действии едких щелочей на соли аммония:

Широко используется для спектрофотометрического количественного анализа также реакция с реактивом Несслера.

«Свободный аммоний»

При взаимодействии раствора хлорида аммония с амальгамой натрия образуется «амальгама аммония» — тестообразная масса, выделяющая водород и аммиак[4].

При действии иодида аммония на синий раствор металлического натрия в жидком аммиаке наблюдается обесцвечивание, которое может быть интерпретировано как образование «свободного аммония»:

Заметное разложение этого раствора с выделением водорода идет при температурах выше −40 °C, образовавшаяся бесцветная жидкость легко присоединяет иод (предположительно — по схеме):

однако существование свободного радикала в этом случае сомнительно, в 1960-х годах предполагалось, что в этом растворе присутствуют сольватированные аммиаком атомы водорода [5].

Замещённые соединения аммония

Органические

Атомы водорода в аммонии могут быть замещены на органические радикалы. Существуют соединения одно-, двух-, трёх- и даже четырёхзамещённого аммония. Гидроксиды четырёхзамещённого аммония (например, гидроксид тетраметиламмония) могут быть выделены в свободном состоянии и являются намного более сильными щелочами, чем сам аммоний и его производные меньшей степени замещения.

Неорганические

Тетрафтораммоний представляет собой аммоний, все четыре атома водорода в котором замещены фтором. Тетрафтораммоний является одним из немногих соединений, в которых азот имеет степень окисления +5, является сильнейшим окислителем и устойчив только в соединении с комплексными фтористыми анионами, например, тетрафтороборатом .

См. также

Литература

Примечания

  1. Onium compounds// IUPAC Gold Book. Дата обращения: 19 июля 2012. Архивировано 15 ноября 2016 года.
  2. Н. С. Ахметов. Неорганическая химия. Учебное пособие для ВУЗов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1975. — С. 394. — 672 с.
  3. Некрасов, 1962, с. 339.
  4. Некрасов, 1962, с. 659.
  5. Некрасов, 1962, с. 347.