Аммоний

У этого термина существуют и другие значения, см. Аммоний (значения).

Модель катиона аммония

Образование аммония

Аммоний (свободный радикал) – атомная группа (или радикал) состава NH₄, не существующая в свободном виде^[1][2]. Аммоний (свободный радикал), так же как и короткоживущие свободные радикалы, склонен к рекомбинации и как атом водорода образует молекулу водорода^[3].Аммоний (свободный радикал) можно стабилизировать замораживанием или в матрице в виде амальгамы.^[3][4]

Аммоний (катион) – положительно заряженный полиатомный ион с химической формулой NH₄⁺. Аммоний (катион) с противоионом образуют соли аммония, аммониевые соединения, последние входят в большой класс ониевых соединений.^[5]

Аммо́ний (лат. Ammonium) — многоатомный неорганический катион, продукт протонирования аммиака. В соединениях играет роль одновалентного металла. Химическая формула — NH₄⁺. При растворении аммиака в растворах кислот происходит реакция протонирования:

NH₃ + H⁺ = NH₄⁺

Ион аммония является правильным тетраэдром с азотом в центре и атомами водорода в вершинах тетраэдра. Размер иона — 1,43 Å^[6].

Существует также короткоживущий свободный радикал аммония с формулой NH₄^[7] (см. Свободный аммоний).

Диссоциация солей аммония

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

NH₄CI = NH₄⁺ + Cl⁻.

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. Если записать реакцию аммиака с кислотами следующим образом:

NH₃ + Н⁺X⁻ → [NH₄]⁺X⁻,

то чем сильнее кислотный остаток Х⁻ удерживает катион Н⁺, тем труднее происходит прямой процесс и легче — обратный. Поэтому, чем меньше константа диссоциации кислоты, тем менее устойчива её аммонийная соль. Так, соль сильной кислоты HCl хлорид аммония NH₄Cl вполне стабилен при комнатной температуре, а соль слабой угольной кислоты в этих условиях заметно разлагается.

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

NH₄Cl → NH₃ + HCl → NH₄Cl

Если соль образована нелетучей кислотой, то нагреванием можно удалить NH₃:

NH₄H₂PO₄ → Н₃PO₄ + NH₃

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

(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

Реакция для обнаружения аммония

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

NH₄CI + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCI

Широко используется для спектрофотометрического количественного анализа также реакция с реактивом Несслера.

Свободный аммоний

При попытке получения в свободном виде аммоний распадается на аммиак и водород. Однако при определенных условиях возможно выделение очень нестабильного свободного аммония NH₄. Впервые он был получен при восстановлении раствора хлорида аммония амальгамой натрия в виде тестообразной массы, выделяющей водород и аммиак. В дальнейшем его удалось получить в жидком аммиаке. Если действовать NH₄I на синий раствор металлического натрия в жидком аммиаке, то он обесцвечивается вследствие реакции по схеме:

Na + NH₄I = NaI + NH₄.

Так как выделение водорода при этом не наблюдается и образовавшаяся бесцветная жидкость легко присоединяет иод (предположительно – по схеме: 2NH₄ + I₂ = 2NH₄I), весьма вероятно, что в ней содержится свободный радикал – NH₄. Заметное разложение последнего с выделением водорода начинает идти лишь выше минус 40 °C.^[3]

Существует также амальгама аммония. Последний в амальгаме значительно устойчивее, чем в свободном состоянии, и разлагается на аммиак и водород сравнительно медленно^[4].

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 [NF₄]⁺ 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, тетрафторборатом [BF₄]⁻.

См. также

• Аммониевые соединения
• Гидроксоний

Литература

• Некрасов Б. В. Основы общей химии. — 14-е изд. — М.: Госхимиздат, 1962. — 976 с.
• Аммоний, аммониум // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Примечания

1. ↑ Аммоний, аммониум//ЭСБЕ
2. ↑ Словарь иностранных слов. — 15-е изд., испр.. — М.: Русс.яз, 1988. — С. 32. — 608 с.
3. ↑ ^{1 2 3} Некрасов, 1962, с. 347
4. ↑ ^{1 2} Некрасов, 1962, с. 659
5. ↑ Onium compounds// IUPAC Gold Book
6. ↑ Н. С. Ахметов. Неорганическая химия. Учебное пособие для ВУЗов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1975. — С. 394. — 672 с.
7. ↑ Некрасов, 1962, с. 339