Азот и аммиак

Азот как химический элемент

Азот — элемент пятой группы главной подгруппы, неметалл. Простое вещество — газ без цвета и запаха, составляющий около четырёх пятых объёма воздуха. Молекула азота N2 очень прочна из-за тройной связи между атомами, поэтому при обычных условиях азот химически малоактивен.

Из-за инертности азот реагирует лишь при высокой температуре или в присутствии катализатора. С водородом он образует аммиак, с кислородом при грозовых разрядах — оксид азота.

Аммиак

Аммиак NH3 — газ с резким характерным запахом, легче воздуха, очень хорошо растворимый в воде. В молекуле аммиака азот имеет степень окисления минус три. Раствор аммиака в воде называют нашатырным спиртом.

Получение аммиака

В промышленности аммиак получают прямым соединением азота с водородом при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора. Это обратимая реакция:

N2 + 3H2 = 2NH3

Свойства аммиака

При растворении в воде аммиак образует слабое основание, поэтому раствор окрашивает лакмус в синий цвет. Аммиак реагирует с кислотами, образуя соли аммония:

NH3 + HCl = NH4Cl

Соли аммония

Соли аммония содержат ион аммония NH4(+). Их распознают нагреванием со щёлочью: выделяется аммиак с резким запахом, который синит влажную лакмусовую бумажку.

NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O

Образование иона аммония

Интересная особенность аммиака — способность присоединять ион водорода. У атома азота есть неподелённая пара электронов, за счёт которой образуется связь с ионом водорода, и получается ион аммония NH4(+). Такой механизм образования связи называют донорно-акцепторным. Именно поэтому раствор аммиака реагирует с кислотами.

Частые ошибки. Не путайте аммиак NH3 и ион аммония NH4(+). Помните, что азот в аммиаке имеет низшую степень окисления минус три, поэтому аммиак может быть восстановителем. Аммиак легче воздуха, поэтому его собирают в перевёрнутый вверх дном сосуд.

Азотная кислота и удобрения

При окислении аммиака получают оксиды азота, а из них — азотную кислоту HNO3. Это сильная кислота и сильный окислитель. Её соли называют нитратами. Аммиак, аммиачная селитра, нитраты и сульфат аммония — основа азотных удобрений, без которых невозможно современное сельское хозяйство.

Применение

Аммиак и его соли широко применяют для производства азотных удобрений и азотной кислоты. Жидкий аммиак используют в холодильных установках, потому что при испарении он сильно охлаждается. Нашатырный спирт применяют в медицине и в быту.

Кратко о главном

• Азот — малоактивный газ из-за прочной тройной связи в молекуле.
• Аммиак — газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде, даёт слабощелочной раствор.
• Аммиак получают соединением азота с водородом при катализаторе.
• С кислотами аммиак образует соли аммония; их распознают по выделению аммиака со щёлочью.