Jon amonowy | ||
Przedstawienie jonu amonowego | ||
Identyfikacja | ||
---|---|---|
N O CAS | ||
PubChem | 223 | |
UŚMIECHY |
N (H) (H) (H) H , |
|
InChI |
InChI: InChI = 1S / H3N / h1H3 / p + 1 InChIKey: QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O |
|
Właściwości chemiczne | ||
Brute formula | NH 4+ | |
Masa cząsteczkowa | 18,0385 ± 0,0005 g / mol H 22,35%, N 77,65%, |
|
pKa | 9,25 w 25 ° C | |
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej. | ||
Jon amonowy w surowym wzorze N H 4 + jest jonem poliatomowym o dodatnim ładunku elektrycznym. Ten poliatomowy kation ma strukturę czworościenną, przy czym atom azotu N zajmuje środek, a cztery atomy wodoru zajmują równoważne wierzchołki czworościanu . Otrzymuje się go przez protonowanie na amoniak (NH 3 ); czasami występuje jako zjonizowana cząsteczka amoniaku .
Jon amonowy jest obecny w wielu produktach czyszczących i dezynfekujących, począwszy od amoniaku . Przed odkryciem jego prawdziwej struktury przez chemików był analogiem metalu alkalicznego lub zasady . Stąd na przykład oznaczenie lotnych alkaliów amoniaku. Jego zastosowanie jest odwieczne, występuje w salach amoniakalnych NH 4 Clczyli naturalny mineralny salmiak do ciała . Występuje również w siarczku amonu (NH 4 ) 2 S, stary odczynnik ceniony w analizie chemicznej .
Rozpuszczenie NH 4 + w wodzie odpowiada następującemu równaniu:
.Podczas gdy przygotowanie wodnego roztworu wodorotlenku amonu ( amoniaku ) to:
.Są to reakcje kwas-zasada , z których para kwasu / zasady następujące: .
Ta para ma stałą kwasowości Ka = 5,62 × 10 -10 ; dlatego mówimy, że stała dysocjacji kwasu NH 4 +jest p K a = 9,25. W wodzie amoniak częściowo dysocjuje i tworzy roztwór jonowy, który przewodzi prąd .
W ogólnym przypadku mamy:
Jest to odwracalna reakcja, w wyniku której powstaje bardzo słaby kwas amoniowy Brönsteda. Poziom utworzonego amonu zależy od pH, jeśli pracuje się w roztworze. Jeśli ktoś pracuje z oparami amoniaku, może reagować z HCl, tworząc kompleks .
Amon często tworzy sól z anionem . Większość soli amonowych jest rozpuszczalna w wodzie.
Każdy atom w wodoru, jon amonowy może być podstawiona „ podstawiony ” przez grupy alkilowej lub innej grupy organicznej zawierającej łańcuchów węglowych lub innych podstawników z wytworzeniem wymieniony jonowy podstawiony amon „ jon amonowy ” lub jony amonowe „ pierwotna ”, „ średnie ” „ trzeciorzędowe ” lub „ czwartorzędowe ” (w zależności od liczby podstawionych atomów wodoru).
Jony te są sprzężonymi kwasami amin , z wyjątkiem czwartorzędowych związków amoniowych, które nie mogą oddawać protonu . Oprócz czwartorzędowych związków amoniowych istnieją w równowadze z ich zastąpionymi aminami, w zależności od pH.
Formuła jest typu N + R 4, w którym jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono rodnikiem organicznym (grupa reprezentowana przez symbol R).
Przykładem reakcji tworzenia jonu amonowego jest reakcja między dimetyloaminą , (CH 3 ) 2 NHi kwas, otrzymując kation dimetyloamoniowy , (CH 3 ) 2 NH 2 + :
Czwartorzędowy kation amoniowy zawiera cztery grupy organiczne przyłączone do azotu, atomu (N).
Nie mają już atomu wodoru związanego z atomem azotu, który może odgrywać rolę zasady, a zatem są trwale naładowane.
Te kationy, takie jak kation tetra-n-butyloamoniowy , są czasami używane do zastąpienia jonów sodu lub potasu w celu zwiększenia rozpuszczalności związku we wszystkich rozpuszczalnikach organicznych, zgodnie z zasadą HSAB , co daje im ważne działanie toksykologiczne i ekotoksykologiczne . Z tego samego powodu są one również stosowane jako katalizatory przeniesienia fazowego .
W basenach nie należy stosować soli amonowych i amoniaku, ponieważ mogą one tworzyć trichlorek azotu (NCl 3) z chlorem . Wodory soli amonowych i pierwszorzędowych (np. Mocznik ) lub drugorzędowych amidów można również zastąpić chlorem.
Para kwasowo-zasadowa | Kwas | Na podstawie |
---|---|---|
jon amonowy / amoniak | NH 4 + | NH 3 |
jon metyloamoniowy / metyloaminowy | CH 3 NH 3 + | CH 3 NH 2 |
jon dimetyloamoniowy / dimetyloaminowy | (CH 3 ) 2 NH 2 + | (CH 3 ) 2 NH |
jon trimetyloamoniowy / trimetyloaminowy | (CH 3 ) 3 NH + | (CH 3 ) 3 N. |
podstawiony jon amonowy / podstawiona amina | N + R 4 | NR 3 |
Przedmiotowa para kwas-zasada to:
Zatem pół-równanie kwas-zasada wygląda następująco:
Równania pół-zasadowe to:
Zatem równanie rozcieńczenia kwas-zasada jest następujące:
Prościej :
Stąd równanie rozwiązania kwas-zasada:
Jon amonowy powstaje w wyniku reakcji amoniaku (silnej zasady) z kwasem Brønsteda (donorami protonów ):
H + +: NH 3→ NH 4+ .Wolna para elektronów atomu azotu w amoniaku jest pokazana jako para kropek. Ta para elektronów tworzy wiązanie z protonem (H + ).
Jon amonowy jest stosunkowo słabym sprzężonym kwasem, który reaguje z zasadami Brønsteda, aby powrócić do stanu nienaładowanej cząsteczki amoniaku:
NH 4+ +: B → HB + + NH 3.Kiedy amoniak jest rozpuszczany w wodzie, znaczna jego ilość reaguje z jonami hydroniowymi wody, dając jony amonowe :
H 3 O+ + NH 3→ H 2 O+ NH 4+ .Szybkość konwersji amoniaku na jon amonowy zależy od pH roztworu. Jeśli pH jest niskie (tj. Występuje wysokie stężenie jonów hydroniowych), zmiany zrównoważy się, powodując większą konwersję amoniaku (przez protonowanie) do jonów amonowych. Jeśli natomiast pH jest wysokie (stężenie jonów hydroniowych jest niskie), równowagę uzyskuje się z wychwytywaniem protonów z jonu amonowego przez jony wodorotlenkowe, z wytworzeniem amoniaku.
Wytwarzanie związków amoniowych może również wystąpić w fazie gazowej, na przykład, gdy pary amoniaku styka się z chlorowodoru pary (HCL), białą chmurę w postaci chlorku amonowego , który ostatecznie rozstrzygnąć cienką białej warstwy na powierzchni .
Amoniowych kationów wyglądać metali alkalicznych, jonów , takich jak te, sodu , Na + lub potasu , K + , i można je znaleźć w soli , takich jak wodorowęglan amonu, chlorek , lub amonu, azotan .
Większość prostych soli amonowych jest bardzo dobrze rozpuszczalnych w wodzie.
Te jony amonowe mają ogromne znaczenie w chemii, ponieważ:
W jonie amonowym atom azotu tworzy cztery wiązania kowalencyjne (w tym koordynujące wiązanie kowalencyjne), zamiast trzech, jak w amoniaku , tworząc strukturę izoelektroniczną (podobną elektronicznie) do struktury cząsteczki metanu .