Аммоний

Модель катиона аммония

Образование аммония

Аммоний — полиатомный катион с химической формулой [math]\ce{ NH4^+ }[/math]. Аммоний с анионами образует соли аммония, аммониевые соединения, последние входят в большой класс ониевых соединений. Ион аммония NH₄⁺ является правильным тетраэдром с азотом в центре и атомами водорода в вершинах тетраэдра. Размер иона — 1,43 Å.

Существует также короткоживущий свободный радикал аммония с формулой NH₄ (см. Свободный аммоний).

Диссоциация солей аммония

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{NH_4Cl \rightleftarrows NH_4^+ + Cl^-} }[/math]

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. Чем сильнее кислота, тем более устойчива соль аммония. Так, соль сильной соляной кислоты хлорид аммония [math]\ce{ NH4Cl }[/math] вполне стабилен при комнатной температуре, а соль слабой угольной кислоты карбонат аммония [math]\ce{ (NH4)2CO3 }[/math] в этих условиях заметно разлагается.

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{NH_4Cl \rightleftarrows NH_3 + HCl} }[/math]

Если соль образована нелетучей кислотой, то нагревание протекает с разложением аммонийной соли:

[math]\displaystyle{ \mathsf{NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_3PO_4} }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{(NH_4)_2Cr_2O_7 \rightarrow Cr_2O_3 + N_2 + 4H_2O} }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{NH_4NO_3 \rightarrow N_2O + 2H_2O} }[/math]

• Восстановительные свойства аммония используются во взрывчатых веществах, например аммоналах.

Реакция обнаружения аммония

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{NH_4Cl + NaOH \rightarrow NaCl + NH_3 + H_2O} }[/math]

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

«Свободный аммоний»

При взаимодействии раствора хлорида аммония с амальгамой натрия образуется «амальгама аммония» — тестообразная масса, выделяющая водород и аммиак.

При действии иодида аммония [math]\ce{ NH4I }[/math] на синий раствор металлического натрия в жидком аммиаке наблюдается обесцвечивание, которое может быть интерпретировано как образование «свободного аммония»:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Na + NH_4I \rightarrow NaI + NH_4} }[/math]

Заметное разложение этого раствора с выделением водорода идет при температурах выше −40 °C, образовавшаяся бесцветная жидкость легко присоединяет иод (предположительно — по схеме):

[math]\displaystyle{ \mathsf{2NH_4 + I_2 \rightarrow 2NH_4I} }[/math]

однако существование свободного радикала [math]\ce{ NH4 }[/math] в этом случае сомнительно, в 1960-х годах предполагалось, что в этом растворе присутствуют сольватированные аммиаком атомы водорода [math]\ce{ H.NH3 }[/math].

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 [math]\ce{ [NF4]^+ }[/math] 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, тетрафтороборатом [math]\ce{ [BF4]^- }[/math].

См. также

• Аммониевые соединения
• Гидроксоний

Литература

• Некрасов Б. В. Основы общей химии. — 14-е изд. — М.: Госхимиздат, 1962. — 976 с.
• Аммоний // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890. — Т. Ia. — С. 658—661.