Плотность аммиака

Плотность аммиака и другие его физические свойства

Молекула аммиака имеет химический состав, который отражается формулой NH₃. Он имеет форму тригональной пирамиды (d_NH = 0,10нм, угол HNH = 107,3⁰) (рис. 1). Согласно теории валентных связей это отвечает sp³-гибридизации валентных орбиталей атома азота. Из четырех sp³-гибридных орбиталей азота три участвуют в образовании трех σ-связей N-H, а четвертую орбиталь занимает не связывающая электронная пара. В терминах теории молекулярных орбиталей это соответствует заполнению трех связывающих и одной почти не связывающей молекулярной σ-орбитали:

σ_s²σ_x²σ_y²σ_z^*2.

Поскольку не связывающее двухэлектронное облако ориентировано в пространстве, молекула аммиака – резко выраженный донор электронной пары и обладает высокой полярностью (m = 0,49×10^-29 Кл×м).

Рис. 1. Строение молекулы аммиака.

Полярность связи N-H обусловливает между молекулами аммиака водородную связь. Поэтому температуры плавления (-77,8^oС) и кипения (-33,4^oС) аммиака довольно высоки; он характеризуется значительной энтальпией испарения и легко сжижается.

Жидкий аммиак, как и вода, — сильно ионизирующий растворитель. При этом производные NH₄⁺ в жидком аммиаке ведут себя как кислоты (аминокислоты), а производные NH₂^— — как основания (аммонооснования). Например, сильными кислотами в жидком аммиаке являются NH₄Cl, NH₄NO₃, а основаниями – KNH₂, Ba(NH₂)₂. Дигидронитриды Zn(NH₂)₂, Al(NH₂)₃ведут себя как амфотерные соединения.

Аммиак очень хорошо растворяется в воде (при 20^oС в одном объеме воды растворяется около 700 объемов аммиака). Хорошая растворимость объясняется образованием водородной связи между молекулами NH₃ и H₂O.

Краткое описание химических свойств и плотность аммиака

Аммиак весьма реакционноспособен, склонен к реакциям присоединения.Сгорает в кислороде, реагирует с кислотами, металлами, галогенами, оксидами и галогенидами.

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O (сгорание);

NH₃ + HCl_g = NH₄Cl_g;

NH₃ + H₂SO₄ = NH₄HSO₄;

2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄;

2NH₃ + Cl₂ = NH₂Cl + NH₄Cl (в атмосфере азота);

8NH₃ + 3Cl₂ = N₂ + 6NH₄Cl (сгорание);

2NH₃ + CO₂= NH₄(NH₂COO);

2NH₃ + CO₂ = C(NH₂)₂O + H₂O (t = 180 – 500^oC, p);

2NH₃ + 2Na = 2NaNH₂ + H₂ (t = 350^oC);

2NH₃ + 2Mg = Mg₃N₂ + 3H₂(t = 600 – 850^oC);

2NH₃ + 2Al = 2AlN + 3H₂ (выше t = 600^oC).

Качественная реакция на аммиак — почернение бумажки, смоченнойраствором Hg₂(NO₃)₂ (образование ртути). Осушают аммиак оксидом кальция.

4NH_{3 (g)} + H₂O + 2Hg₂(NO₃)₂ = (Hg₂N)NO₃×H₂O↓ + 1Hg↓ + 3NH₄NO₃.

Жидкий аммиак — основный протонный растворитель; хорошо растворяетсеру, галогениды (кроме фторидов) и нитраты щелочных металлов, галогенидыаммония, перманганат калия; плохо растворяет неорганические фториды, сульфаты, карбонаты.

Примеры решения задач