Аммиак – это антипод и аналог воды?

Запах данного газа известен каждому – его сразу можно почувствовать, если открыть баночку с нашатырным спиртом. Кое-что о его свойствах нам рассказывали еще в школе. Также известно и то, что он является одним из ключевых продуктов химической промышленности: именно в него легче всего превратить азот, который так не любит вступать в химические реакции. Аммиак – это первый пункт, от которого начинается производство многих азотосодержащих соединений: различных нитритов и нитратов, взрывчатых веществ

Краткая справка

Название данного вещества происходит от греческого «hals ammoniakos», что в переводе означает нашатырь. Молекула аммиака представляет собой некое подобие пирамиды, в вершине которой находится атом азота, а в основании – три атома водорода. Формула данного соединения - NH3. В нормальных условиях аммиак – это бесцветный газ с удушливым резким запахом. Плотность его при -33,35 °С (температура кипения) равна 0,681 г/см³. А плавится это вещество при -77,7 °С. Молярная масса аммиака равна 17 грамм на моль. Давление в 0,9 Мпа заставляет при комнатной температуре аммиак сжиматься. Получают его в промышленности под давлением с помощью каталитического синтеза из водорода и кислорода. Жидкий аммиак – это высококонцентрированное удобрение, хладагент. С этим веществом следует проявлять осторожность, так как оно токсично и взрывоопасно.

Любопытные факты

Жидкий аммиак обладает довольно необычными свойствами. Внешне он напоминает простую воду. Подобно Н₂О, он прекрасно растворяет многие органические и неорганические соединения. Большинство солей в нем диссоциируют при растворении на ионы. В то же время химические реакции, в отличии от воды, в нем происходят совершенно по-другому.

Данные в этой таблице приводят к мысли о том, что жидкий аммиак – это уникальная среда для проведения некоторых обменных реакций, которые в водных растворах практически неосуществимы. Например:

2AgCl + Ba(NO₃)₂ = 2AgNO₃ + BaCl₂.

Поскольку NH₃ является сильным акцептором протонов, уксусная кислота, несмотря на то, что она считается слабой, продиссоциирует полностью, подобно тому, как это делают сильные кислоты. Наибольший интерес представляют растворы в нашатырном спирте щелочных металлов. Еще в 1864 году химики обратили внимание, что если дать им какое-то время, аммиак испарится, а в осадке окажется чистый металл. Практически то же самое происходит и с водными растворами солей. Отличие состоит в том, что щелочные металлы, хоть и в небольшом количестве, но все же вступают в реакцию с аммиаком, в результате чего образуются солеобразные амиды:

2Na+ 2NH₃ = 2NaNH₂ + H₂.

Последние представляют собой вполне устойчивые вещества, но при соприкосновении с водой сразу же распадаются:

NaNH2 + H₂O= NH₃ + NaOH.

При исследовании свойств жидкого аммиака химики обратили внимание, что при растворении металла в нем, объем раствора становится больше. Причем, плотность его при этом снижается. В этом заключается еще одно отличие рассматриваемого растворителя от обычной воды. Сложно поверить, но концентрированный и разбавленный раствор любого щелочного металла в жидком аммиаке не смешиваются между собой, несмотря на то, что металл в обоих из них тот же самый! Благодаря экспериментам постоянно обнаруживаются новые удивительные факты. Так, оказалось, что замороженный в жидком аммиаке раствор натрия имеет очень малое сопротивление, а значит, NH₃ можно использовать для получения сверхпроводящей системы. Неудивительно, что этот газ и его растворы до сих пор интересуют умы как физиков, так и химиков.