Аммиак NH3: свойства, получение, применение

Аммиак NH3 — бесцветный газ с резким запахом, слабое основание в воде, молярная масса 17 г/моль.

Ключевые факты

Формула
NH3
Класс
водородное соединение азота (слабое основание)
Молярная масса
17 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 17,03 г/моль
Другие названия
нашатырный спирт (раствор аммиака в воде); аммиачная вода; водный аммиак
Состояние
газ
Степень окисления азота
−3 (низшая)
Валентность азота
III
Связь и решётка
ковалентная полярная, между молекулами водородные связи; решётка молекулярная

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое аммиак?

В молекуле аммиака азот в степени окисления −3 связан с тремя атомами водорода. У азота остаётся неподелённая электронная пара, за счёт неё молекула присоединяет ион водорода и превращается в ион аммония NH4+. Поэтому аммиак — основание, хотя гидроксогруппы в нём нет.

Между молекулами образуются водородные связи, поэтому аммиак легко сжижается и очень хорошо растворяется в воде. Из-за низшей степени окисления азота он выступает ещё и восстановителем, например при горении и в реакциях с оксидом меди.

Какие физические свойства у аммиака?

Физические свойства: аммиак NH3
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниегаз
Цвет и запахбесцветный, с резким удушливым запахом
Плотность относительно воздухалегче воздуха: 17 г/моль против 29 г/моль
Растворимость в водеочень высокая: при обычных условиях около 700 объёмов газа в одном объёме воды
Температура кипенияоколо −33 °C; легко сжижается при охлаждении или давлении

Какие химические свойства у аммиака?

Реакции аммиака делят на три группы: основные свойства (присоединение иона водорода), окислительно-восстановительные (аммиак — восстановитель) и образование комплексов. В задачах ЕГЭ чаще всего встречаются первые две.

  1. Основные свойства: взаимодействие с водойNH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH−
  2. С хлороводородом: белый «дым» хлорида аммонияNH3 + HCl → NH4Cl
  3. Горение в кислороде4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
  4. Каталитическое окисление (производство азотной кислоты)4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2OУсловия: платиновый катализатор, нагревание
  5. Восстановление оксида меди2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2OУсловия: нагревание
  6. С раствором соли алюминия: осадок гидроксидаAlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl

Раствор аммиака — слабое основание: гидрат аммиака в воде диссоциирует лишь частично. Именно поэтому гидроксид алюминия в избытке раствора аммиака не растворяется, в отличие от избытка щёлочи.

Как получают аммиака?

В промышленности

Аммиак синтезируют из азота и водорода. Реакция обратимая, экзотермическая и идёт с уменьшением числа молей газа, поэтому используют железный катализатор, высокое давление и умеренно высокую температуру. Непрореагировавшие газы возвращают в реактор. Это процесс Габера — Боша.

  • N2 + 3H2 ⇄ 2NH3

В лаборатории (на уровне задания)

В учебниках аммиак вытесняют из соли аммония щёлочью при нагревании.

  • 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O

Как распознать аммиак? Качественная реакция

Аммиак и ион аммония узнают по запаху и по индикатору. При нагревании соли аммония со щёлочью выделяется газ с резким запахом, он окрашивает влажную лакмусовую бумагу в синий цвет и «дымит» с хлороводородом.

  • NH4+ + OH− → NH3↑ + H2O

Где применяют аммиака?

  • азотные удобрения: сульфат аммония, нитрат аммония, мочевина;
  • сырьё для азотной кислоты;
  • хладагент в промышленных холодильных установках;
  • нашатырный спирт в медицине.

Меры предосторожности. Аммиак раздражает глаза и дыхательные пути. Нюхать его нужно только по указанию учителя, осторожно направляя воздух ладонью, а работать — при хорошей вентиляции.

Чему равна молярная масса аммиака?

M(NH3) = 14 + 3·1 = 17 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 17,03 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где аммиак встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса аммиака?

M(NH3) = 14 + 3·1 = 17 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 17,03 г/моль.

Почему аммиак — основание, если в его формуле нет группы ОН?

Основные свойства даёт неподелённая пара электронов азота. Она присоединяет ион водорода от воды, образуя ион аммония и гидроксид-ион, а гидроксид-ионы и делают раствор щелочным.

Чем нашатырный спирт отличается от нашатыря?

Нашатырный спирт — раствор аммиака в воде. Нашатырь — хлорид аммония NH4Cl, твёрдая соль.

Почему аммиак горит не на воздухе, а в кислороде?

На воздухе в обычных условиях он не горит, потому что кислорода в смеси мало. В чистом кислороде горит жёлто-зелёным пламенем с образованием азота и воды.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: азот N, водород H.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники