ГИДРОКСИД АММОНИЯ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Гидроксид аммония представляет собой соединение формулы молекулярно - NH ₄ OH или H ₅ NO получают путем растворения газа аммиака (NH ₃ ) в воде. По этой причине его называют аммиачной водой или жидким аммиаком.

Это бесцветная жидкость с очень интенсивным и резким запахом, который невозможно изолировать. Эти характеристики напрямую связаны с концентрацией растворенного в воде NH ₃ ; концентрация, которая фактически, будучи газом, может содержать огромное количество его, растворенного в небольшом объеме воды.

Источник: Габриэль Боливар

Значительно небольшая часть этих водных растворов состоит из катионов NH ₄ ⁺ и анионов OH ^- . С другой стороны, в очень разбавленных растворах или в замороженных твердых веществах при очень низких температурах аммиак можно найти в форме гидратов, таких как: NH ₃ ∙ H ₂ O, 2NH ₃ ∙ H ₂ O и NH ₃ ∙ 2H ₂ O.

Любопытный факт: облака Юпитера состоят из разбавленных растворов гидроксида аммония. Однако космический зонд «Галилео» не смог обнаружить воду в облаках планеты, чего можно было ожидать, учитывая имеющиеся у нас знания об образовании гидроксида аммония; иными словами, они представляют собой полностью безводные кристаллы NH ₄ OH.

Ион аммония (NH ₄ ⁺ ) вырабатывается в просвете почечных канальцев путем объединения аммиака и водорода, секретируемого клетками почечных канальцев. Кроме того, аммоний вырабатывается в клетках почечных канальцев в процессе превращения глутамина в глутамат и, в свою очередь, превращения глутамата в α-кетоглутарат.

Аммиак производят в промышленных масштабах по методу Габера-Боша, при котором взаимодействуют газообразные азот и водород; с использованием иона трехвалентного железа, оксида алюминия и оксида калия в качестве катализаторов. Реакция проводится при высоком давлении (150 - 300 атмосфер) и высоких температурах (400 - 500 ºC) с выходом 10 - 20%.

Аммиак образуется в реакции, которая при окислении производит нитриты и нитраты. Они необходимы для получения азотной кислоты и удобрений, таких как нитрат аммония.

Химическая структура

Как указывает его определение, гидроксид аммония состоит из водного раствора газообразного аммиака. Следовательно, внутри жидкости нет определенной структуры, кроме структуры случайного расположения ионов NH ₄ ⁺ и OH ^- , сольватированных молекулами воды.

Ионы аммония и гидроксила являются продуктами равновесия гидролиза в аммиаке, поэтому эти растворы обычно имеют резкий запах:

NH ₃ (г) + H ₂ O (л) <=> NH ₄ ⁺ (водн.) + OH ^- (водн.)

Согласно химическому уравнению, сильное снижение концентрации воды сместит равновесие в сторону образования большего количества аммиака; то есть, когда гидроксид аммония нагревается, пары аммиака будут выделяться.

По этой причине ионы NH ₄ ⁺ и OH ^- не могут образовывать кристалл в земных условиях, а это означает, что твердого основания NH ₄ OH не существует.

Указанное твердое вещество должно состоять только из электростатически взаимодействующих ионов (как показано на изображении).

Аммиачный лед

Однако при температурах значительно ниже 0ºC и в окружении огромных давлений, таких как те, что преобладают в ядрах замороженных лун, аммиак и вода замерзают. При этом они кристаллизуются в твердую смесь с различными стехиометрическими соотношениями, простейшим из которых является NH ₃ ∙ H ₂ O: моногидрат аммиака.

NH ₃ ∙ H ₂ O и NH ₃ ∙ 2H ₂ O представляют собой аммиачный лед, поскольку твердое вещество состоит из кристаллической структуры молекул воды и аммиака, связанных водородными связями.

При изменении T и P, согласно компьютерным исследованиям, моделирующим все физические переменные и их влияние на эти льды, происходит переход из фазы NH ₃ ∙ nH ₂ O в фазу NH ₄ OH.

Следовательно, только в этих экстремальных условиях NH ₄ OH может существовать как продукт протонирования во льду между NH ₃ и H ₂ O:

NH ₃ (тв) + H ₂ O (тв) <=> NH ₄ OH (тв)

Обратите внимание, что на этот раз, в отличие от гидролиза аммиака, вовлеченные частицы находятся в твердой фазе. Аммиачный лед, который становится соленым без выделения аммиака.

Физические и химические свойства

Молекулярная формула

NH ₄ OH или H ₅ NO

Молекулярный вес

35,046 г / моль

Внешность

Это бесцветная жидкость.

концентрация

Примерно до 30% (для ионов NH ₄ ⁺ и OH ^- ).

запах

Очень сильный и резкий.

Вкус

Акко.

Пороговое значение

34 ppm для неспецифического обнаружения.

Точка кипения

38 ° С (25%).

Растворимость

Он существует только в водном растворе.

Растворимость воды

Смешивается в неограниченных пропорциях.

плотность

0,90 г / см ³ при 25 ° С.

Плотность паров

Относительно воздуха, взятого за единицу: 0,6. То есть он менее плотный, чем воздух. Однако логически указанное значение относится к аммиаку как газу, а не к его водным растворам или NH ₄ OH.

Давление газа

2160 мм рт. Ст. При 25 ° C.

Коррозионное действие

Он способен растворять цинк и медь.

pH

11,6 (1 н. Раствор); 11,1 (0,1 н. Раствор ) и 10,6 (0,01 н. Раствор).

Константа диссоциации

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

pKb = 4,751; Kb = 1,774 x 10 ^-5 при 25 ºC.

Повышение температуры практически незаметно увеличивает основность гидроксида аммония.

Номенклатура

Каковы все общеупотребительные и официальные названия NH ₄ OH? Согласно тому, что установлено IUPAC, его название - гидроксид аммония, потому что он содержит гидроксильный анион.

Аммоний, из-за его заряда +1, является одновалентным, поэтому, используя номенклатуру акций, он называется: гидроксид аммония (I).

Хотя использование термина гидроксид аммония технически некорректно, поскольку это соединение невозможно выделить (по крайней мере, не на Земле, как подробно объясняется в первом разделе).

Также гидроксид аммония называется аммиачной водой и жидким аммиаком.

Растворимость

NH ₄ OH не существует в виде соли в земных условиях, невозможно оценить, насколько он растворим в различных растворителях.

Однако ожидается, что он будет чрезвычайно растворим в воде, поскольку при его растворении высвобождаются огромные количества NH ₃ . Теоретически это был бы отличный способ хранения и транспортировки аммиака.

В других растворителях, способных принимать водородные связи, таких как спирты и амины, можно ожидать, что он также будет хорошо растворим в них. Здесь катион NH ₄ ⁺ является донором водородной связи, а OH ^- служит обоими.

Примерами этих взаимодействий с метанолом могут быть: H ₃ N ⁺ -H - OHCH ₃ и HO ^- - HOCH ₃ (OHCH ₃ указывает на то, что кислород принимает водородную связь, а не то, что метильная группа связана с H).

риски

-Прикосновение к глазам вызывает раздражение, которое может привести к повреждению глаз.

-Это въедливо. Поэтому при попадании на кожу он может вызвать раздражение, а при высоких концентрациях реагента - ожоги кожи. Повторный контакт гидроксида аммония с кожей может вызвать ее сухость, зуд и покраснение (дерматит).

- Вдыхание спрея гидроксида аммония может вызвать острое раздражение дыхательных путей, характеризующееся удушьем, кашлем или одышкой. Продолжительное или повторяющееся воздействие вещества может привести к рецидивирующим инфекциям бронхов. Также вдыхание гидроксида аммония может вызвать раздражение легких.

- Воздействие высоких концентраций гидроксида аммония может потребовать неотложной медицинской помощи, поскольку может произойти скопление жидкости в легких (отек легких).

- Концентрация 25 ppm была принята в качестве предела воздействия при 8-часовой рабочей смене в среде, где рабочий подвергается вредному воздействию гидроксида аммония.

Реактивность

-Помимо потенциального вреда для здоровья от воздействия гидроксида аммония, существуют другие меры предосторожности, которые необходимо учитывать при работе с веществом.

-Гидроксид аммония может реагировать со многими металлами, такими как: серебро, медь, свинец и цинк. Он также реагирует с солями этих металлов с образованием взрывоопасных соединений и выделением газообразного водорода; который, в свою очередь, легко воспламеняется и взрывоопасен.

-Он может бурно реагировать с сильными кислотами, например: соляной кислотой, серной кислотой и азотной кислотой. Аналогичным образом он реагирует с диметилсульфатом и галогенами.

-Реагирует с сильными основаниями, такими как гидроксид натрия и гидроксид калия, с образованием газообразного аммиака. Это можно проверить, наблюдая равновесие в растворе, в котором добавление ионов ОН ^- сдвигает равновесие к образованию NH ₃ .

-Медь и алюминий, а также другие оцинкованные металлы не должны использоваться при работе с гидроксидом аммония из-за его коррозионного воздействия на них.

Приложения

В еде

-Он используется в качестве добавки во многие пищевые продукты, в которых он действует как разрыхлитель, регулятор pH и отделочный агент для поверхности пищи.

- Список продуктов, в которых используется гидроксид аммония, обширен и включает выпечку, сыры, шоколадные конфеты, конфеты и пудинги.

-Гидроксид аммония классифицируется FDA как безвредное вещество для пищевой промышленности, если соблюдаются установленные стандарты.

-В мясных продуктах он используется в качестве противомикробного агента, способного уничтожать бактерии, такие как кишечная палочка, уменьшая их до неопределяемого уровня. Бактерии обнаруживаются в кишечнике крупного рогатого скота, адаптируясь к кислой среде. Регулируя pH, гидроксид аммония препятствует росту бактерий.

терапевтика

-Гидроксид аммония имеет несколько терапевтических применений, в том числе:

-10% раствор применяется как стимулятор дыхательного рефлекса.

-Наружно он используется на коже для лечения укусов и укусов насекомых.-Он действует в пищеварительной системе как антацидное и ветрогонное средство, то есть помогает выводить газы.

Кроме того, он используется в качестве местного рубифицирующего средства при острой и хронической скелетно-мышечной боли. Вследствие омолаживающего действия гидроксида аммония наблюдается местное усиление кровотока, покраснение и раздражение.

Промышленное и разное

-Он снижает выбросы NOx (высокореактивные газы, такие как оксид азота (NO) и диоксид азота (NO ₂ )) в выбросах аккумуляторных батарей и снижает выбросы NOx в дымовые трубы.

-Используется как пластификатор; добавка для красок и для обработки поверхностей.

-Увеличивает пористость волос, позволяя красящим пигментам проникать сильнее, что улучшает результат.

-Гидроксид аммония используется как противомикробное средство при очистке сточных вод. Кроме того, он участвует в синтезе хлорамина. Это вещество выполняет ту же функцию, что и хлор, при очистке воды в бассейне, но имеет то преимущество, что оно менее токсично.

-Он используется в качестве ингибитора коррозии в процессе переработки нефти.

-Он используется в качестве чистящего средства в различных промышленных и коммерческих продуктах, используется на различных поверхностях, включая нержавеющую сталь, фарфор, стекло и духовку.

-Кроме того, он используется в производстве моющих средств, мыла, фармацевтических препаратов и чернил.

В сельском хозяйстве

Гидроксид аммония не применяется непосредственно в качестве удобрения. Аммиак производится из атмосферного азота по методу Габера-Боша и транспортируется в места использования охлажденным до температуры ниже точки кипения (-33 ºC).

Аммиак под давлением вводится в виде пара в почву, где он немедленно вступает в реакцию с почвенной водой и переходит в форму аммиака (NH ₄ ⁺ ), который удерживается в участках катионообмена почвы. Кроме того, производится гидроксид аммония. Эти соединения являются источником азота.

Вместе с фосфором и калием азот составляет триаду основных питательных веществ для растений, необходимых для их роста.

Ссылки

1. Ganong, WF (2002) .Медицинская физиология. 19-е издание. Редколлегия Модерно.
2. А. Д. Фортес, Дж. П. Бродхольт, И. Г. Вуд и Л. Вокадло. (2001). Моделирование из первых принципов моногидрата аммиака (NH ₃ ∙ H ₂ O) и гидроксида аммония (NH ₄ OH). Американский институт физики. J. Chem. Phys., Том 115, № 15, 15.
3. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (6 февраля 2017 г.). Факты о гидроксиде аммония. Получено с: thinkco.com
4. Группа компаний Почтека. (2015). Гидроксид аммония. pochteca.com.mx
5. NJ Health. (SF). Информационный бюллетень по опасным веществам: гидроксид аммония. , Получено с: nj.gov
6. Ученик химии. (2018). Гидроксид аммония. Получено с: chemistrylearner.com
7. PubChem. (2018). Гидроксид аммония. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov