ГІДРОКСИД АМОНІЮ: СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2024

Гідроксид амонію являє собою сполуку формули молекулярно - NH ₄ OH або H ₅ NO отримують шляхом розчинення газу аміаку (NH ₃ ) в воді. З цієї причини його називають аміачною водою або рідким аміаком.

Це безбарвна рідина з дуже інтенсивним і різким запахом, який не можна виділити. Ці характеристики безпосередньо пов'язані з концентрацією розчиненого у воді NH ₃ ; концентрація, яка насправді, будучи газом, може охоплювати величезні кількості розчиненого в малому об'ємі води.

Джерело: Габріель Болівар

Значно невелика частина цих водних розчинів складається з катіонів NH ₄ ⁺ та OH ^- аніонів . З іншого боку, у дуже розведених розчинах або в замерзлих твердих речовинах при дуже низькій температурі аміак можна знайти у вигляді гідратів, таких як: NH ₃ ∙ H ₂ O, 2NH ₃ ∙ H ₂ O та NH ₃ ∙ 2H ₂ O.

Як цікавий факт, хмари Юпітера складаються з розведених розчинів гідроксиду амонію. Однак космічний зонд "Галілео" не зміг знайти воду в хмарах планети, що можна було б очікувати через знання, які ми маємо про утворення гідроксиду амонію; тобто абсолютно безводні кристали NH ₄ OH.

Іон амонію (NH ₄ ⁺ ) виробляється в просвіті ниркових канальців об'єднанням аміаку та водню, що секретуються нирковими трубчастими клітинами. Також аміак виробляється в ниркових канальцевих клітинах в процесі перетворення глутаміну в глутамат, а в свою чергу, при перетворенні глутамату в α-кетоглутарат.

Аміак виробляють промислово методом Хабер-Боша, в якому реагують азотні та водневі гази; з використанням каталізаторів іон заліза, оксид алюмінію та оксид калію. Реакцію проводять при високих тисках (150 - 300 атмосфер) і високих температурах (400 -500 ºC), вихід 10 - 20%.

У реакції утворюється аміак, який при окисленні утворює нітрити та нітрати. Вони необхідні для отримання азотної кислоти та добрив, таких як аміачна селітра.

Хімічна структура

Як показує його визначення, гідроксид амонію складається з водного розчину газу аміаку. Отже, всередині рідини немає визначеної структури, крім структури випадкового розташування іонів NH ₄ ⁺ та OH ^-, розчинених молекулами води.

Іони амонію та гідроксилу є продуктами рівноваги гідролізу в аміаку, тому для цих розчинів властиво різкий запах:

NH ₃ (g) + H ₂ O (l) <=> NH ₄ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Відповідно до хімічного рівняння, високе зниження концентрації води змістило б рівновагу до утворення більше аміаку; тобто при нагріванні гідроксиду амонію викидатимуться пари аміаку.

З цієї причини іони NH ₄ ⁺ та OH ^- не утворюють кристал у наземних умовах, а це означає, що тверда основа NH ₄ OH не існує.

Зазначене тверде речовина має складатися лише з електростатично взаємодіючих іонів (як видно на зображенні).

Аміачний лід

Однак при температурі набагато нижче 0 ° C і в оточенні величезного тиску, такого як пануючий в ядрах крижаних лун, аміак і замерзання води. При цьому вони кристалізуються у тверду суміш із різними стехіометричними співвідношеннями, найпростішим є NH ₃ ∙ H ₂ O: моногідрат аміаку.

NH ₃ ∙ H ₂ O і NH ₃ ∙ 2H ₂ O - це аміачний лід, оскільки тверда речовина складається з кристалічного розташування молекул води та аміаку, пов'язаних водневими зв’язками.

Зважаючи на зміну T і P, згідно з обчислювальними дослідженнями, що моделюють всі фізичні змінні та їх вплив на ці льоди, відбувається перехід від фази NH ₃ ∙ nH ₂ O до фази NH ₄ OH.

Тому лише в цих екстремальних умовах NH ₄ OH може існувати як продукт протонації в льоду між NH ₃ та H ₂ O:

NH ₃ (s) + H ₂ O (s) <=> NH ₄ OH (s)

Зауважимо, що цього разу, на відміну від гідролізу аміаку, види, що займаються, перебувають у твердій фазі. Аміачний лід, який стає солоним без викиду аміаку.

Фізичні та хімічні властивості

Молекулярна формула

NH ₄ OH або H ₅ NO

Молекулярна маса

35,046 г / моль

Зовнішній вигляд

Це безбарвна рідина.

Концентрація

До приблизно 30% (для іонів NH ₄ ⁺ та OH ^- ).

Запах

Дуже сильний і різкий.

Смак

Акр.

Значення порогу

34 ppm для неспецифічного виявлення.

Точка кипіння

38 ° С (25%).

Розчинність

Він існує лише у водному розчині.

Розчинність у воді

Змішується в необмеженій кількості.

Щільність

0,90 г / см ³ при 25 ° С.

Щільність пари

Відносно повітря, прийнятого як одиниця: 0,6. Тобто він менш щільний, ніж повітря. Однак, логічно, що повідомляється значення стосується аміаку як газу, а не його водних розчинів або NH ₄ OH.

Тиск пари

2160 мм рт.ст. при 25 ° С.

Корозійну дію

Він здатний розчиняти цинк і мідь.

рН

11,6 (1N розчин); 11,1 (0,1 N розчин ) і 10,6 (0,01 N розчин).

Константа дисоціації

pKb = 4,767; Kb = 1,71 x 10 ^-5 при 20 ºC

pKb = 4.751; Kb = 1,774 x 10 ^-5 при 25 ºC.

Підвищення температури майже непомітно підвищує основність гідроксиду амонію.

Номенклатура

Які всі загальні та офіційні назви для NH ₄ OH? Відповідно до того, що встановлено IUPAC, його назва - гідроксид амонію, оскільки містить гідроксильний аніон.

Амоній, завдяки своєму заряду +1, є одновалентним, тому використовуючи номенклатуру Запасу, його називають: гідроксид амонію (I).

Хоча використання терміна гідроксид амонію технічно невірно, оскільки з'єднання не є ізоляційним (принаймні, не на Землі, як детально пояснено в першому розділі).

Також гідроксид амонію називають аміачною водою та рідким аміаком.

Розчинність

NH ₄ OH не існує як сіль у земних умовах, не можна оцінити, наскільки вона розчинна в різних розчинниках.

Однак, як очікується, він буде надзвичайно розчинним у воді, оскільки його розчинення вивільнить величезні кількості NH ₃ . Теоретично це був би дивовижний спосіб зберігання та транспортування аміаку.

В інших розчинниках, здатних приймати водневі зв’язки, такі як спирти та аміни, можна очікувати, що він також буде дуже розчинним у них. Тут катіон NH ₄ ⁺ є донором водневої зв'язку, а OH ^- служить обом.

Прикладами цих взаємодій з метанолом можуть бути: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ і HO ^- - HOCH ₃ (OHCH ₃ вказує на те, що кисень отримує водневий зв’язок, а не те, що метильна група пов'язана з H).

Ризики

-Контакт з очима викликає роздратування, яке може призвести до пошкодження очей.

-Це агресивно. Тому при контакті зі шкірою це може викликати роздратування, а при високій концентрації реагенту - це опік шкіри. Повторний контакт гідроксиду амонію з шкірою може спричинити його сухість, свербіж та червоний колір (дерматит).

-Вдихання спрею гідроксиду амонію може викликати гостре подразнення дихальних шляхів, що характеризується удушенням, кашлем або задишкою. Тривале або повторне потрапляння речовини може призвести до повторних інфекцій бронхів. Також вдихання гідроксиду амонію може викликати подразнення легенів.

-Визначення високих концентрацій гідроксиду амонію може становити надзвичайну ситуацію в медицині, оскільки може виникнути накопичення рідини в легенях (набряк легенів).

-Концентрація 25 проміле враховується як межа впливу, у 8-годинну робочу зміну, в умовах, коли працівник піддається шкідливій дії гідроксиду амонію.

Реактивність

-Окрім можливої ​​шкоди здоров’ю від впливу гідроксиду амонію, існують і інші запобіжні заходи, які необхідно враховувати при роботі з речовиною.

-Гідроксид амонію може реагувати з багатьма металами, такими як: срібло, мідь, свинець і цинк. Він також реагує з солями цих металів, утворюючи вибухонебезпечні сполуки і виділяючи газ водню; що в свою чергу є горючим і вибухонебезпечним.

-Він може бурхливо реагувати з сильними кислотами, наприклад: соляною кислотою, сірчаною та азотною кислотами. Він так само реагує з диметилсульфатом і галогенами.

-Реакції із сильними основами, такими як гідроксид натрію та гідроксид калію, утворюючи газоподібний аміак. Це може бути перевірено шляхом спостереження рівноваги в розчині, в якому додавання ОН ^- іонів зрушує рівновагу в бік утворення NH ₃ .

-Мікромета верху та алюмінію, а також інші оцинковані метали не повинні використовуватися при поводженні з гідроксидом амонію через його корозійну дію на них.

Програми

У їжу

-Використовується як добавка в багатьох продуктах харчування, в яких він діє як закваска, контроль рН та оздоблювальний засіб для харчової поверхні.

-Список продуктів, в яких використовується гідроксид амонію, є великим і включає хлібобулочні вироби, сири, шоколади, цукерки та пудинги.

-FDA гідроксид класифікується як нешкідливу речовину FDA для переробки харчових продуктів, якщо дотримуються встановлені стандарти.

-В м'ясних продуктах він використовується як антимікробний засіб, здатний виводити бактерії, такі як кишкова паличка, зменшуючи її до невизначеного рівня. Бактерії знаходяться в кишечнику великої рогатої худоби, пристосовуючись до кислого середовища. Регулюючи рН, гідроксид амонію перешкоджає росту бактерій.

Терапевтичні засоби

-Амоній гідроксид має кілька терапевтичних цілей, включаючи:

-10% розчин використовують як стимулятор дихального рефлексу

-З зовнішньою метою застосовується на шкірі для лікування укусів і укусів комах.-Він діє в травній системі як антацидний і ветрогінний засіб, тобто допомагає виводити гази.

Крім того, його застосовують як актуальний рубекс для гострих та хронічних м’язово-скелетних болів. Як наслідок рубективної дії гідроксиду амонію, відбувається місцеве збільшення кровотоку, почервоніння та подразнення.

Промислові та інші

-Діє на зменшення NOx (високореактивні гази, такі як оксид азоту (NO) та діоксид азоту (NO ₂ )) для викидів акумуляторів та зменшення NOx у викидах димоходів.

-Використовується як пластифікатор; добавка для фарб та для обробки поверхонь.

-Підвищує пористість волосся, дозволяючи барвникам пігменту мати більшу проникність, завдяки чому досягається краща обробка.

-Аммоній гідроксид використовується як протимікробний засіб при очищенні стічних вод. Крім того, він бере участь у синтезі хлораміну. Ця речовина виконує функцію, подібну хлору, при очищенні води в басейні, маючи перевагу в тому, що вона є менш токсичною.

-Використовується як інгібітор корозії в процесі переробки нафти.

-Використовується як миючий засіб у різних промислових та комерційних продуктах, застосовується на різних поверхнях, включаючи: нержавіючу сталь, фарфор, скло та духовку.

-Додатково його використовують у виробництві миючих засобів, мила, фармацевтичних препаратів та фарб.

У сільському господарстві

Хоча це не вводять безпосередньо як добриво, це робить гідроксид амонію. Аміак виробляється з атмосферного азоту за методом Хабер-Боша і транспортується в холодильнику нижче температури кипіння (-33 ° C) до місць використання.

Аміак під тиском вводять у вигляді пари у ґрунт, де він негайно реагує з едафічною водою та переходить у форму аміаку (NH ₄ ⁺ ), який утримується в місцях обміну катіонів ґрунту. Крім того, виробляється гідроксид амонію. Ці сполуки є джерелом азоту.

Поряд з фосфором та калієм, азот є тріадою основних поживних речовин рослини, необхідних для їх росту.

Список літератури

1. Ganong, WF (2002). Медична фізіологія. 19-е видання. Посібник з редакції Moderno.
2. А. Д. Фортес, Дж. П. Бродхолт, І. Г. Вуд та Л. Вокадло. (2001). Спосіб моделювання моногідрату аміаку (NH ₃ NH H ₂ O) та гідроксиду амонію (NH ₄ OH). Американський інститут фізики. J. Chem. Phys., Том 115, № 15, 15.
3. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (6 лютого 2017 р.). Факти гідроксиду амонію Відновлено з: thinkco.com
4. Група Pochteca. (2015). Гідроксид амонію pochteca.com.mx
5. NJ Health. (sf). Інформація про небезпечні речовини: гідроксид амонію . Відновлено: nj.gov
6. Учитель хімії. (2018). Гідроксид амонію Відновлено з: chemistrylearner.com
7. PubChem. (2018). Гідроксид амонію Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov