Ammonia - Muối ammonium SVIP

I. AMMONIA

1. Cấu tạo phân tử

Phân tử ammonia có cấu trúc chóp tam giác, gồm ba liên kết cộng hóa trị phân cực N-H và một cặp electron không liên kết trên nguyên tử nitrogen.

Đặc điểm cấu tạo:

- Nguyên tử nitrogen có một cặp electron chưa tham gia liên kết, tạo ra vùng điện tích âm.

- Liên kết N-H phân cực, cặp electron lệch về nitrogen nên hydrogen mang một phần điện tích dương.

- Liên kết N-H tương đối bền (E_b = 386 kJ/mol).

2. Tính chất vật lí

Ammonia là khí không màu, mùi khai, nhẹ hơn không khí và dễ tan trong nước nhờ liên kết hydrogen.

- Ammonia tồn tại trong môi trường đất, nước và không khí.

- Trong cơ thể người, ammonia được sinh ra từ quá trình chuyển hóa protein trong thức ăn.

- Ammonia dễ hóa lỏng ở -33,3 ^oC và dễ hóa rắn ở -77,7 ^oC.

3. Tính chất hóa học

a. Tính base

Ammonia là base yếu, có thể nhận proton tạo ion ammonium.

\(NH_3+H_2O\rightleftharpoons NH_4^{+}+OH^{-}\)

Ở thể khí, ammonia cũng thể hiện tính base theo thuyết Brønsted–Lowry.

Ví dụ:

\(NH_3\left(g\right)+HCl\left(g\right)\rarr NH_4Cl\left(s\right)\)

b. Tính khử

Nguyên tử nitrogen trong ammonia có số oxi hóa -3 nên hợp chất này thể hiện tính khử.

- Ammonia cháy trong khí oxygen cho ngọn lửa màu vàng.

\(4NH_3+3O_2\overset{t^{o}}{\rarr}2N_2+6H_2O\)

- Trong công nghiệp, ammonia phản ứng với oxygen ở 800 - 900 ^oC khi có xúc tác platinum. Đây là bước quan trọng trong sản xuất nitric acid.

\(4NH_3+5O_2\overset{Pt,t^{o}}{\rarr}4NO+6H_2O\)

4. Ứng dụng

Ammonia có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp.

- Ammonia được dùng làm tác nhân làm lạnh trong các ứng dụng công nghiệp.

- Ammonia cũng là dung môi trong một số quá trình hóa học.

- Ammonia là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nitric acid.

- Ammonia được sử dụng để tổng hợp phân đạm phục vụ nông nghiệp.

Phân đạm

5. Sản xuất

Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp bằng phản ứng giữa nitrogen và hydrogen ở nhiệt độ khoảng 400 - 450 ^oC, áp suất 150 - 200 bar với sự có mặt của xúc tác sắt.

\(N_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)\overset{t^{o},p,xt}{\rightleftharpoons}2NH_3\left(g\right)\) \(\Delta_{r}H^{o}=-91,8\) \(kJ\)

II. MUỐI AMMONIUM

1. Tính tan, sự điện li

Phần lớn các muối ammonium tan tốt trong nước và phân li hoàn toàn tạo thành ion.

Dạng hình học của ion ammonium:

Các muối ammonium thường gặp: NH₄Cl, NH₄NO₃, NH₄ClO₄, NH₄HCO₃, (NH₄)₂SO₄, NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, (NH₄)₂Cr₂O₇.

2. Tác dụng với kiềm – Nhận biết ion ammonium

Muối amoni phản ứng với kiềm khi đun nóng tạo khí NH₃ có mùi khai đặc trưng. Đây là dấu hiệu nhận biết ion NH₄⁺.

Ví dụ: Phản ứng giữa ammonium sulfate với sodium hydroxide:

\(\left(NH_4\right)_2SO_4+2NaOH\overset{t^{o}}{\rarr}Na_2SO_4+2NH_3+2H_2O\)

Phương trình ion rút gọn:

\(NH_4^{+}+OH^{-}\overset{t^{o}}{\rarr}NH_3+H_2O\)

⚡ THÍ NGHIỆM (Nhận biết ion ammonium trong phân đạm)

- Thêm 3 mL nước cất vào ống nghiệm (1) chứa 1 gam phân bón KNO₃ và ống nghiệm (2) chứa 1 gam phân bón NH₄Cl, lắc đến khi tan hết.

- Thêm 1 mL dung dịch NaOH 20% vào mỗi ống nghiệm.

- Đun nóng nhẹ trên đèn cồn và đưa mẩu giấy pH ẩm vào miệng mỗi ống nghiệm.

3. Tính chất kém bền nhiệt

Khi bị nung nóng, muối ammonium dễ dàng phân hủy do kém bền nhiệt.

Ví dụ:

\(NH_4Cl\overset{t^{o}}{\rarr}NH_3+HCl\)

\(NH_4HCO_3\overset{t^{o}}{\rightleftharpoons}NH_3+CO_2+H_2O\)

4. Ứng dụng

 - Muối ammonium được dùng làm phân bón hóa học nhờ khả năng cung cấp nitrogen cho cây trồng.

- Một số muối ammonium có tác dụng long đờm, hỗ trợ điều trị các bệnh đường hô hấp.

- Trong thực phẩm, muối ammonium được sử dụng như chất phụ gia để điều chỉnh độ chua hoặc bảo quản.

- Một số loại muối ammonium được dùng làm thuốc bổ sung điện giải trong y học.

- Muối ammonium còn được sử dụng làm chất làm sạch bề mặt kim loại trong công nghiệp.

Xử lí bề mặt kim loại