Ammonium ist ein Ion der Donor-Akzeptor-Wechselwirkung

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 05:21

Ammoniak ist ein Gas mit ausgezeichneter Wasserlöslichkeit: Bis zu 700 Liter einer gasförmigen Verbindung können in einem Liter davon gelöst werden. Als Ergebnis wird nicht nur Ammoniakhydrat gebildet, sondern auch Partikel von Hydroxylgruppen sowie Ammonium. Dabei handelt es sich um ein Ion, das aus der Wechselwirkung von Gasmolekülen und aus Wasser abgesp altenen Wasserstoffprotonen entsteht. In unserem Artikel betrachten wir seine Eigenschaften und Anwendungen in Industrie, Medizin und Alltag.

Wie Ammoniumpartikel entstehen

Eine der häufigsten Arten chemischer Bindungen, die sowohl für anorganische Verbindungen als auch für organische Substanzen charakteristisch ist, ist eine kovalente Bindung. Es kann sowohl durch Überlappung von Elektronenwolken mit der entgegengesetzten Rotationsart - Spin - als auch mit Hilfe eines Donor-Akzeptor-Mechanismus gebildet werden. Dabei entsteht Ammonium, dessen Formel NH₄⁺ lautet. In diesem Fall wird die chemische Bindung über das freie Orbital eines Atoms gebildetund eine Elektronenwolke, die zwei Elektronen enthält. Stickstoff versorgt das Ion mit einem eigenen Paar negativer Teilchen, und das Wasserstoffproton hat ein freies 1s-Orbital. Im Moment der Annäherung bildet sich für ihn und das H-Atom eine Zwei-Elektronen-Wolke aus Stickstoff, die als molekulare Elektronenwolke bezeichnet wird, in der die vierte kovalente Bindung gebildet wird.

Donor-Akzeptor-Mechanismus

Ein Teilchen, das ein Elektronenpaar liefert, wird Donor genannt, und ein neutrales Atom, das eine leere Elektronenzelle spendet, wird Akzeptor genannt. Die gebildete Bindung wird als Donor-Akzeptor oder Koordination bezeichnet, nicht zu vergessen, dass es sich um einen Sonderfall der klassischen kovalenten Bindung handelt. Das Ammoniumion mit der Formel NH₄⁺ enthält vier kovalente Bindungen. Von diesen sind drei, die Stickstoff- und Wasserstoffatome kombinieren, die üblichen kovalenten Spezies, und die letzte ist eine Koordinationsbindung. Trotzdem sind alle vier Arten absolut gleichwertig. Ähnlich verläuft die Wechselwirkung zwischen Wassermolekülen und Cu²⁺-Ionen. Dabei entsteht ein Makromolekül aus kristallinem Kupfersulfat.

Ammoniumsalze: Eigenschaften und Herstellung

Bei einer Additionsreaktion entsteht durch die Wechselwirkung eines Wasserstoffions mit Ammoniak ein NH₄⁺ Ion. Das Molekül NH₃ verhält sich als Akzeptor, hat also ausgeprägte Baseneigenschaften. Die Reaktion mit anorganischen Säuren führt zum Auftreten von Salzmolekülen: Chlorid, Sulfat, Ammoniumnitrat.

NH₃ + HCl=NH₄Cl

Der Vorgang des Auflösens von Ammoniak in Wasser führt auch zur Bildung eines Ammoniumions, das durch die Gleichung erh alten werden kann:

NH₃ + H₂O=NH₄⁺ + OH^-

Infolgedessen steigt die Konzentration von Hydroxylpartikeln in einer wässrigen Lösung von Ammoniak, auch Ammoniumhydroxid genannt. Dies führt dazu, dass die Reaktion des Mediums alkalisch wird. Es kann mit dem Indikator Phenolphthalein bestimmt werden, das seine Farbe von farblos zu Himbeere ändert. Die meisten Verbindungen haben die Form von farblosen kristallinen Substanzen, die in Wasser gut löslich sind. In vielen ihrer Erscheinungsformen ähneln sie Salzen aktiver Metalle: Lithium, Natrium, Rubidium. Die größten Ähnlichkeiten sind zwischen Kalium- und Ammoniumsalzen zu finden. Dies wird durch die ähnlichen Größen der Radien von Kaliumionen und NH₄⁺ erklärt. Beim Erhitzen zersetzen sie sich zu Ammoniakgas.

NH4Cl=NH3 + HCl

Die Reaktion ist reversibel, da ihre Produkte wieder miteinander wechselwirken können, um ein Ammoniumsalz zu bilden. Beim Erhitzen der Ammoniumchloridlösung verdampfen die NH₃-Moleküle sofort, sodass der Geruch von Ammoniak zu hören ist. Daher ist eine qualitative Reaktion auf das Ammoniumion die thermische Zersetzung seiner Salze.

Hydrolyse

Ammoniakwasser weist die Eigenschaften einer schwachen Base auf, daher unterliegen Salze mit NH₄⁺ einem Austauschprozess mit Wasser - Hydrolyse. Lösungen von Ammoniumchlorid oder -sulfat reagieren leicht sauer, da in ihnenes reichert sich ein Überschuss an Wasserstoffkationen an. Wenn Sie ihnen Alkali hinzufügen, beispielsweise Natriumhydroxid, binden Hydroxylpartikel Wasserstoffprotonen, um Wassermoleküle zu bilden. Beispielsweise ist die Hydrolyse von Ammoniumchlorid eine Austauschreaktion zwischen Salz und Wasser, die zur Bildung eines schwachen Elektrolyten – NH4OH – führt.

Merkmale der thermischen Zersetzung von Ammoniumsalzen

Die meisten Verbindungen dieser Gruppe bilden beim Erhitzen gasförmiges Ammoniak, der Vorgang selbst ist reversibel. Besitzt das Salz jedoch ausgeprägte oxidierende Eigenschaften, beispielsweise Ammoniumnitrat, so zerfällt es beim Erhitzen irreversibel zu Stickstoffmonoxid und Wasser. Diese Reaktion ist eine Redoxreaktion, bei der das Ammoniumion das Reduktionsmittel und das Anion des Säurerests der Salpetersäure das Oxidationsmittel ist.

Wert von Ammoniakverbindungen

Sowohl Ammoniakgas selbst als auch die meisten seiner Salze haben ein breites Anwendungsspektrum in Industrie, Landwirtschaft, Medizin und Alltag. Bei niedrigem Druck (ca. 7–8 atm) verflüssigt sich das Gas schnell und nimmt dabei viel Wärme auf. Daher wird es in Kühlaggregaten eingesetzt. In chemischen Laboratorien wird Ammoniumhydroxid als schwach flüchtige Base verwendet, die für Experimente geeignet ist. Der größte Teil des Ammoniaks wird verwendet, um Salpetersäure und ihre Salze - wichtige Mineraldünger - Nitrat zu gewinnen. Ammoniumnitrat hat einen besonders hohen Stickstoffgeh alt. Es wird auch in der Pyrotechnik und bei Abbrucharbeiten für die Herstellung verwendetSprengstoffe - Ammoniak. Ammoniak, das Ammoniumchlorid, hat Anwendung in galvanischen Zellen, bei der Herstellung von Baumwollgeweben und in Metalllötprozessen gefunden.

Die Substanz beschleunigt in diesem Fall den Abbau von Oxidschichten auf der Metalloberfläche, die in Chloride umgewandelt oder reduziert werden. In der Medizin wird Ammoniak, das einen stechenden Geruch hat, als Mittel zur Wiederherstellung des Bewusstseins nach einer Ohnmacht eines Patienten verwendet.

In unserem Artikel haben wir die Eigenschaften und Anwendung von Ammoniumhydroxid und seinen Salzen in verschiedenen Industrien und in der Medizin untersucht.