Аміак

У великій сім'ї нітрогену є дивна сполука - NH4 . У вільному вигляді воно ніде не зустрічається, а в солях грає роль лужного металу. Назву "амоній" запропонував в 1808 році знаменитий англійський хімік Хемфрі Деві. Латинське слово ammonium колись означало: сіль з Амонії. Амонія - область в Лівії. Там знаходиться храм єгипетського бога Амона, на ім’я якого і назвали всю область. У Амонії здавна отримували амонійні солі ( насамперед нашатир), спалюючи верблюжий гній. При розпаді солей виходив газ, який зараз називають аміаком.

З 1787 року (в тому самому році, коли був прийнятий термін "нітроген" комісія з хімічної номенклатури дала цьому газу ім'я ammoniaque (амоніак). Російському хіміку Я.Д. Захарову ця назва показалася дуже довгим, і в 1801 році він виключив з нього дві букви. Так вийшов аміак...

Азот утворює декілька сполук з гідрогеном; з них найбільше значення має аміак. Аміак - був відомий задовго до отримання нітрогену у вільному стані. Аміак є середньою ланкою в кругообігу нітрогену в природі

Молекула NH3 , та, що утворюється при взаємодії трьох р-електронів атома нітрогену з s-електронами трьох атомів гідрогену має структуру піраміди, у вершині якій знаходиться атом азоту, а у вершинах основи атоми гідрогену. І в цьому випадку можна чекати, що кути між N-H будуть рівні 90o градусів. Ці висновки про взаємне розташування атомів в молекулі NH3 відповідає дійсності. Значна полярність аміаку ( µ=1,48 D ), а також дані структурних досліджень свідчать про те, що молекула NH3 побудована в формі піраміди. Проте кути між зв'язками (валентні кути) відрізняються від 90o, в молекулі NH3 рівний 107,3o .

Для пояснення відмінності валентних кутів в молекулі NH3 від 90o потрібно брати до уваги, що стійкому стану молекули відповідає така її геометрична структура і таке просторове розташування електронних хмар зовнішніх оболонок атомів, яким відповідає найменша потенційна енергія молекули. Це приводить до того, що при утворенні молекули форми і взаємне розташування атомних електронних хмар змінюється в порівнянні з їх формами і взаємним розташуванням у вільних атомах. У результаті досягається більш повне перекриття валентних електронних хмар, отже, утворення більш міцних ковалентних зв'язків. У рамках методу валентних зв'язків така перебудова електронної структури атома розглядається на основі уявлення про гібридизацію атомних орбіталей.

При утворенні молекули аміаку відбувається sp3 - гібридизація атомних орбіталей центрального атома (нітрогену). Саме тому валентний кут HNH (107,3o) близький до тетраедричного. Невелика відмінність цього кута від 109,5o пояснюється, асиметрією в розподілі електронних хмар навколо ядра атома нітрогену: з чотирьох електронних пар три беруть участь в утворенні зв'язків N-H, а одна залишається неподіленою.

Аміак - безбарвний газ з характерним різким запахом ( запах " нашатирного спирту).Це отруйний газ. Спричиняє ураження верхніх дихальних шляхів, може призвести до набряку легких і смерті. Ознаки - нежить, кашель, утруднене дихання, задушення. Пари аміаку сильно роздратовують слизисті оболонки, викликаючи, зуд, почервоніння шкіри, біль в очах, сльози.

При охолоджуванні до -33,4oC аміак під звичайним тиском перетворюється в прозору рідину, а при -78 oC аміак замерзає.

Аміак дуже добре розчиняється у воді (краще за інші гази): 1 об'єм води розчиняє при кімнатній температурі біля 700 об'ємів аміаку. Концентрований розчин містить 25 % (маси) NH3 і має густину 0,91 г/ см3. Розчин аміаку у воді іноді називають нашатирним спиртом. З підвищенням температури розчинність аміаку зменшується. Тому він виділяється при нагріванні з концентрованого розчину, чому іноді користуються в лабораторіях для отримання невеликих кількостей газоподібного аміаку

Хімічні властивості

У хімічному відношенні аміак досить активний він вступає у взаємодію з багатьма речовинами. У аміаку нітроген має саму низьку ступінь окислення (-3). Тому аміак володіє тільки відновними властивостями.

Атом нітрогенуу в молекулі аміаку пов'язаний трьома ковалентними зв’язками з атомами гідрогену і зберігає при цьому одну неподілену електронну пару:

Виступаючи як донор електронної пари, атом нітрогену може брати участь в утворенні за донорно-акцепторному способом четвертого ковалентного зв'язку з іншими атомами або іонами, що володіють електронноакцепторними властивостями. Цим пояснюється надзвичайно характерна для аміаку здатність вступати в реакції приєднання.Американський популяризатор науки Е. Слоссон вельми дотепно помітив: "Завжди говорилося, що англійці панують на морі, а французи - на суші, німцям же залишається тільки повітря. До цього жарту німці віднеслися неначе б то серйозно і прийнялися використати повітряне царство для нападу на англійців і французів (перша світова війна ). .. Кайзер... володів цілим флотом цепелінів і таким способом фіксації нітрогену, який не був відомий ніякій іншій нації. Цепеліни розривалися, як мішки з повітрям, але заводи, фіксуючі нітроген, продовжували працювати і зробили Німеччину незалежною від Чілі не тільки в роки війни, але і в мирний час "... Мова йде про синтез аміаку - основному процесі сучасної індустрії пов'язаного азоту.