Аммоний

Модель катиона аммония

Образование аммония

Аммоний — полиатомный катион с химической формулой $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}$. Аммоний с анионами образует соли аммония, аммониевые соединения, последние входят в большой класс ониевых соединений. Ион аммония NH₄⁺ является правильным тетраэдром с азотом в центре и атомами водорода в вершинах тетраэдра. Размер иона — 1,43 Å.

Существует также короткоживущий свободный радикал аммония с формулой NH₄Шаблон:Sfn (см. Свободный аммоний).

Диссоциация солей аммония

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

$𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖢𝗅\mathsf{\rightleftarrows }𝖭H_{\mathrm{𝟦}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖢{𝗅}^{\mathsf{-}}$

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 $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}$ вполне стабилен при комнатной температуре, а соль слабой угольной кислоты карбонат аммония $(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ в этих условиях заметно разлагается.

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

$𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖢𝗅\mathsf{\rightleftarrows }𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅$

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

$𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

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

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟩}}\mathsf{\to }𝖢{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Восстановительные свойства аммония используются во взрывчатых веществах, например аммоналах.

Реакция обнаружения аммония

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

$𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖢𝗅\mathsf{+}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{\to }𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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 аммиакШаблон:Sfn.

При действии иодида аммония $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}$ на синий раствор металлического натрия в жидком аммиаке наблюдается обесцвечивание, которое может быть интерпретировано как образование «свободного аммония»:

$𝖭𝖺\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖨\mathsf{\to }𝖭𝖺𝖨\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}$

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

$\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖨$

однако существование свободного радикала $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$ в этом случае сомнительно, в 1960-х годах предполагалось, что в этом растворе присутствуют сольватированные аммиаком атомы водорода $\mathrm{H}\cdot \mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$Шаблон:Sfn.

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 $[\mathrm{N}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{+}$ 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 $[\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{-}$.

См. также

• Аммониевые соединения
• Гидроксоний

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ