Предыдущий урок.
Первый урок.
На прошлом уроке мы говорили об азоте. Аммиак – это одно из соединений азота, чаще всего промежуточное при синтезе других азотных соединений. Напомню, что для связывания атмосферного азота его при высокой температуре смешивают с водородом в присутствии катализатора, при этом и получается аммиак (NH3).
По физическим свойствам это вещество нечто среднее между водой и метаном. В частности, температура кипения аммиака -33 градуса Цельсия, так что при нормальных условиях он все-таки газ. Но при сильном холоде (который бывает в северных широтах) аммиак все-таки жидкость, которая является хорошим растворителем для многих органических и неорганических веществ.
Что касается химических свойств, то тут надо сказать, что аммиак довольно легко присоединяет к себе ион H+ (протон). В этом случае образуется ион аммония (NH4+):
Из-за этого раствор аммиака в воде (нашатырный спирт) имеет слабощелочную среду:
Щелочь – это такое вещество, которое образует молекулы OH. Эти молекулы заряжены отрицательно и являются очень активными, поэтому щелочь разъедает различные вещества, например бумагу, а так же ткани живых организмов. При попадании на кожу щелочки оставляют химические ожоги. Нашатырный спирт считается слабой щелочью и его можно использовать в качестве антисептика, но осторожно: не стоит злоупотреблять им, обеззараживая руки, если переборщить, то можно и химический ожог получить. Лучше просто вымыть руки с мылом, эффект тот же, но безопасно. А уж внутрь нашатырный спит пить точно не стоит, он не этиловый!
Помните из школьной химии: «Кислоты реагируют со щелочами с образованием соли и воды»? Точно так же и аммиак (точнее его водный раствор) реагирует с кислотами, с образованием соли аммония. Например, при реакции с соляной кислотой образуется хлорид аммония (или нашатырь, не путать с нашатырным спиртом!):
Выделяется этот самый хлорид аммония в виде густого белого дыма.
Как я уже сказал, хлорид аммония – это нашатырь, его применяют очистки металлов от оксидов при их пайке.
Аналогично аммиак реагирует и с другими кислотами, например, с азотной:
Тоже, кстати, выделяется белый дым, но на этот раз он состоит из нитрата аммония.
Аммиак может реагировать с некоторыми металлами, с образованием амидов (соли NH2) и нитридов (соединения азота). Например, с калием:
Надо сказать, что амиды металлов реагируют с водой и спиртом, при этом образуется аммиак и соответствующее основание (щелочь). Вот пример таких реакций с амидом натрия и калия:
Аммиак разлагается при нагревания до температуры 1200-1300 градусов Цельсия:
Данная реакция обратима, поэтому нет стрелки вверх, газы не успевают улетучиваться, да и сам аммиак газ.
А еще аммиак горит в атмосфере кислорода, при этом образуется азот и вода:
В присутствии катализаторов аммиак горит с образованием оксида азота:
Этот оксид азота используют в промышленности для получения азотной кислоты. Об этом стоит написать чуть более подробно.
Итак, производство азотной кислоты – это сложный производственный процесс, происходящий в несколько стадий. Сначала производится забор атмосферного воздуха. Затем его очищают от примесей, получая чистимый азот. На следующей стадии его превращают в аммиак (см. прошлый урок про азот). Затем аммиак окисляют до NO, как было описано выше. Далее: окисления оксида азота до диоксида азота:
Затем производится поглощение смеси полученного газа и кислорода водой:
Но вернемся к химическим свойствам аммиака. Это вещество реагирует так же с концентрированной хлорной кислотой, с образованием азотной и соляной кислоты:
А еще аммиак при температуре 1000 градусов Цельсия реагирует с углем или метаном с образованием синильной кислоты:
Хотя аммиак является неорганическим веществом, тем не менее, его роль в живых организмах чрезвычайно высока, так он является источником азота, который входив в состав многих органических веществ, таких как аминокислоты («кирпичики» из которых состоят белки, нуклеиновые кислоты («кирпичики» ДНК, РНК) и прочие. Но, как я уже писал прошлом урок про азот, мало кто может брать азот напрямую из воздуха. Это могут делать некоторые бактерии, которые связывают его в аммиак. Выделяемые этими бактериями аммиак и другие азотные соединения служат пищей для растений. Аммиак так же является побочным продуктом метаболизма аминокислот, и, так как он весьма токсичен в больших концентрациях, то в результате внутренних биохимических процессов связывается в мочевину, которая выводиться из организма вместе с мочой.
Подытожим. Аммиак – это промежуточное соединение, которое является основной для синтеза других азотосодержащих соединений. В промышленности аммиак получают реакцией атмосферного азота с водородом в присутствии катализаторов. Аммиак реагирует со щелочами с образованием солей аммония и воды, так же реагирует с металлами. При высокой температуре разлагается на азот и водород. Аммиак горит. А еще из него делают азотную кислоту. В живой природе аммиак чрезвычайно важен, так как является источником азота, который включен во многих органические соединения, в том числе в аминокислоты (из которых состоят белки).