Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Бренстеда или комплексообразователь (не следует путать понятия «нуклеофил» и «основание Бренстеда». Нуклеофильность определяется сродством к положительно заряженной частице. Основание имеет сродство к протону. Понятие «основание» является частным случаем понятия «нуклеофил»). Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:{\displaystyle {\mathsf {NH_{3}+H^{+}\longrightarrow NH_{4}^{+Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:{\displaystyle {\mathsf {NH_{3}+H_{2}O\rightarrow NH_{4}^{+}+OH^{- Ko=1,8·10−5Взаимодействуя с кислотами, даёт соответствующие соли аммония:{\displaystyle {\mathsf {NH_{3}+HNO_{3}\rightarrow NH_{4}NO_{3Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода образовывать с металлами соли — амиды, имиды и нитриды. Соединения, содержащие ионы NH2- называются амидами, NH2- — имидами, а N3- — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:{\displaystyle {\mathsf {2NH_{3}+2K\longrightarrow 2KNH_{2}+H_{2
Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.
Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН− и NH2−, а также молекулы Н2O и NH3 изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:
Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH2 — нерастворим, NaNH2 — малорастворим, KNH2, RbNH2 и CsNH2 — хорошо растворимы.
При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:{\displaystyle {\mathsf {2NH_{3}{\xrightarrow {1200-1300^{o}C}}\ N_{2}+3H_{2 (реакция обратима){\displaystyle {\mathsf {4NH_{3}+3O_{2}\longrightarrow 2N_{2}+6H_{2}O}}} (без катализатора, при повышенной температуре){\displaystyle {\mathsf {4NH_{3}+5O_{2}\longrightarrow 4NO+6H_{2}O}}} (в присутствии катализатора, при повышенной температуре)
На восстановительной основано применение нашатыря NH4Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:
Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:
{\displaystyle {\mathsf {4\ NH_{3}+2NaOCl\longrightarrow 2\ N_{2}H_{4}+2NaCl+2H_{2}O}}}Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония получения аминов):{\displaystyle {\mathsf {NH_{3}+CH_{3}Cl\rightarrow [CH_{3}NH_{3}]Cl}}} (гидрохлорид метиламмония)С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов (восстановительное аминирование).При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя синильную кислоту HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:{\displaystyle {\mathsf {2CH_{4}+2NH_{3}+3O_{2}\rightarrow 2HCN+6H_{2}O}}}{\displaystyle {\mathsf {NH_{4}OH=NH_{3}+H_{2}O}}}
Классификация химических реакций. Химические реакции по изменению числа исходных и конечных веществ подразделяют на: 1. Реакции соединения - реакции, при которых из двух или нескольких веществ образуется одно новое вещество: NH3 + HCl = NH4Cl CaO + CO2 = CaCO3 2. Реакции разложения - реакции, в результате которых из одного вещества образуется несколько новых веществ: C2H5Br = C2H4 + HBr Hg(NO3)2 = Hg + 2NO2 + O2 3. Реакции замещения - реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают в молекулах других веществ: Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 4. Реакции обмена - реакции, в результате которых два вещества обмениваются атомами или группировками атомов, образуя два новых вещества: CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O KCl + AgNO3 = AgClЇ + KNO3 По обратимости реакции делят на обратимые и необратимые. Реакции, протекающие в двух противоположных направлениях, называются обратимыми, а, соответственно, протекающие только в одном направлении - необратимыми. При необратимых реакций продукты реакции уходят из сферы реакции (выпадают в осадок, выделяются в виде газа), образуются малодиссоциирующее соединения или выделяется большое количество энергии
Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.
Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН− и NH2−, а также молекулы Н2O и NH3 изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:
{\displaystyle {\mathsf {NaNH_{2}+H_{2}O\rightarrow NaOH+NH_{3и в спиртах:
{\displaystyle {\mathsf {KNH_{2}+C_{2}H_{5}OH\rightarrow C_{2}H_{5}OK+NH_{3Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией:
{\displaystyle {\mathsf {KNH_{2}\rightleftarrows K^{+}+NH_{2}^{-Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH2 — нерастворим, NaNH2 — малорастворим, KNH2, RbNH2 и CsNH2 — хорошо растворимы.
При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:{\displaystyle {\mathsf {2NH_{3}{\xrightarrow {1200-1300^{o}C}}\ N_{2}+3H_{2 (реакция обратима){\displaystyle {\mathsf {4NH_{3}+3O_{2}\longrightarrow 2N_{2}+6H_{2}O}}} (без катализатора, при повышенной температуре){\displaystyle {\mathsf {4NH_{3}+5O_{2}\longrightarrow 4NO+6H_{2}O}}} (в присутствии катализатора, при повышенной температуре)На восстановительной основано применение нашатыря NH4Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:
{\displaystyle {\mathsf {3CuO+2NH_{4}Cl\rightarrow 3Cu+3H_{2}O+2HCl+N_{2Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:
{\displaystyle {\mathsf {4\ NH_{3}+2NaOCl\longrightarrow 2\ N_{2}H_{4}+2NaCl+2H_{2}O}}}Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония получения аминов):{\displaystyle {\mathsf {NH_{3}+CH_{3}Cl\rightarrow [CH_{3}NH_{3}]Cl}}} (гидрохлорид метиламмония)С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов (восстановительное аминирование).При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя синильную кислоту HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:{\displaystyle {\mathsf {2CH_{4}+2NH_{3}+3O_{2}\rightarrow 2HCN+6H_{2}O}}}{\displaystyle {\mathsf {NH_{4}OH=NH_{3}+H_{2}O}}}Химические реакции по изменению числа исходных и конечных веществ подразделяют на:
1. Реакции соединения - реакции, при которых из двух или нескольких веществ образуется одно новое вещество:
NH3 + HCl = NH4Cl
CaO + CO2 = CaCO3
2. Реакции разложения - реакции, в результате которых из одного вещества образуется несколько новых веществ:
C2H5Br = C2H4 + HBr
Hg(NO3)2 = Hg + 2NO2 + O2
3. Реакции замещения - реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают в молекулах других веществ:
Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4
Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
4. Реакции обмена - реакции, в результате которых два вещества обмениваются атомами или группировками атомов, образуя два новых вещества:
CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
KCl + AgNO3 = AgClЇ + KNO3
По обратимости реакции делят на обратимые и необратимые. Реакции, протекающие в двух противоположных направлениях, называются обратимыми, а, соответственно, протекающие только в одном направлении - необратимыми. При необратимых реакций продукты реакции уходят из сферы реакции (выпадают в осадок, выделяются в виде газа), образуются малодиссоциирующее соединения или выделяется большое количество энергии