Аммиак прекрасно растворим в воде, плотность растворов при повышении концентрации аммиака понижается. Высокая растворимость аммиака связана с образованием прочных водородных связей и гидратов состава NH3·nH2O.
В растворе имеет место взаимодействие:
NH3 + nH2O NH3 · nH2O NH4+ + OH- + (n-1)H2O.
Образование гидроксид-ионов создает щелочную среду раствора, но реакция протекает обратимо, при взаимодействии ионов NH4+ и OH- вновь образуются молекулы аммиака и воды, между которыми имеет место водородная связь. Следовательно, ионного соединения NH4OH не существует ни в водном растворе, ни в твердой фазе, известен сходный с ним по составу гидрат NH3·H2O и гидрат 2NH3·H2O, они существуют при низкой температуре, молекулы аммиака и воды связаны друг с другом водородными связями и образуют трехмерный каркас.
Донорные свойства
Наличие свободной электронной пары обуславливает донорные свойства:
NH3 + HCl = NH4Cl.
Окислительные свойства
За счет ионов водорода аммиак может быть окислителем и вступать в реакции с сильными восстановителями, например, при взаимодействии с натрием образуется амид натрия:
2NH3 + 2Na = 2NH2Na + H2;
другие металлы при взаимодействии с аммиаком образуют нитриды:
2NH3 + 3Mg = Mg3N2 + 3H2.
Восстановительные свойства
Фтор мгновенно окисляет аммиак до трифторида:
2NH3 + 3F2 = 2NF3 + 3H2;
хлор реагирует в зависимости от кислотности среды:
при рН=3:
2NH3 + 3Cl2 = 2NCl3 + 3H2 (трихлорид азота),
при рН = 5-6:
2NH3 + 2Cl2 = 2NНCl2 + 2H2 (дихлорамин),
при рН>8:
2NH3 + Cl2 = 2NН2Cl + H2 (хлорамин);
бром окисляет аммиак до свободного азота:
8NH3 + 3Br2 = N2 + 6NH4Br.
В смеси с кислородом горит зеленовото-желтым пламенем:
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O;
в присутствии катализатора (платины), при высокой температуре:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.
Энергично восстанавливает некоторые металлы их и оксидов:
2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu + 3H2O.
Основные свойства
Добавление аммиачного раствора к растворам солей металлов приводит к осаждению нерастворимых гидроксидов металлов:
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl.
Гидроксиды некоторых металлов растворяются в избытке аммиака и образуют комплексные соединения:
2.1.9. Кислородсодержащие органические соединения Органические вещества, молекулы которых включают, помимо углерода и водорода другие элементы периодической системы называют производными углеводородов.
Производные углеводородов, содержащие в своих молекулах кислород, называют кислородсодержащими органическими соединениями. Представителями кислородсодержащих органических соединений являются: спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и некоторые другие вещества.
Спиртами называются производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены функциональными гидроксогруппами. Если гидроксогруппой замещён один атом водорода, то спирт называется одноатомным, если два и более атомов водорода, то многоатомным. Например:
form_31.tif
Важно подчеркнуть, что при одном и том же атоме углерода не может находиться более одной гидроксогруппы.
Систематические названия спиртов производятся добавлением суффикса -ол к названию соответствующего углеводорода и при необходимости указанием номера атома углерода, при котором находится группа –ОН:
СН3–СОН–СН3.
пропанол-2
Спирты, в отличие от неорганических оснований, при растворении в воде не диссоциируют и не образуют аниона ОН–.
Альдегидами называются производные углеводородов, содержащие альдегидную функциональную группу:
form_32.wmf
например,
form_33.wmf
Систематические названия альдегидов производятся добавлением суффикса – аль к названию соответствующего углеводорода.
Кетонами называются производные углеводородов, содержащие карбонильную группу
form_34.wmf
соединённую с двумя углеводородными радикалами. Например,
form_35.wmf
Систематические названия кетонов производятся добавлением суффикса -он к названию соответствующего углеводорода и при необходимости указанием номера атома углерода, при котором находится карбонильная группа.
Карбоновыми кислотами называются производные углеводородов, содержащие карбоксильную функциональную группу:
form_36.tif
например:
form_37.tif
Следует подчеркнуть, что фрагмент
form_38.tif
рассматривается в органической химии в качестве единой функциональной карбоксильной группы, хотя формально состоит из двух групп – карбонильной и гидроксогруппы.
Особенности взаимодействия с водой
Аммиак прекрасно растворим в воде, плотность растворов при повышении концентрации аммиака понижается. Высокая растворимость аммиака связана с образованием прочных водородных связей и гидратов состава NH3·nH2O.
В растворе имеет место взаимодействие:
NH3 + nH2O NH3 · nH2O NH4+ + OH- + (n-1)H2O.
Образование гидроксид-ионов создает щелочную среду раствора, но реакция протекает обратимо, при взаимодействии ионов NH4+ и OH- вновь образуются молекулы аммиака и воды, между которыми имеет место водородная связь. Следовательно, ионного соединения NH4OH не существует ни в водном растворе, ни в твердой фазе, известен сходный с ним по составу гидрат NH3·H2O и гидрат 2NH3·H2O, они существуют при низкой температуре, молекулы аммиака и воды связаны друг с другом водородными связями и образуют трехмерный каркас.
Донорные свойства
Наличие свободной электронной пары обуславливает донорные свойства:
NH3 + HCl = NH4Cl.
Окислительные свойства
За счет ионов водорода аммиак может быть окислителем и вступать в реакции с сильными восстановителями, например, при взаимодействии с натрием образуется амид натрия:
2NH3 + 2Na = 2NH2Na + H2;
другие металлы при взаимодействии с аммиаком образуют нитриды:
2NH3 + 3Mg = Mg3N2 + 3H2.
Восстановительные свойства
Фтор мгновенно окисляет аммиак до трифторида:
2NH3 + 3F2 = 2NF3 + 3H2;
хлор реагирует в зависимости от кислотности среды:
при рН=3:
2NH3 + 3Cl2 = 2NCl3 + 3H2 (трихлорид азота),
при рН = 5-6:
2NH3 + 2Cl2 = 2NНCl2 + 2H2 (дихлорамин),
при рН>8:
2NH3 + Cl2 = 2NН2Cl + H2 (хлорамин);
бром окисляет аммиак до свободного азота:
8NH3 + 3Br2 = N2 + 6NH4Br.
В смеси с кислородом горит зеленовото-желтым пламенем:
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O;
в присутствии катализатора (платины), при высокой температуре:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.
Энергично восстанавливает некоторые металлы их и оксидов:
2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu + 3H2O.
Основные свойства
Добавление аммиачного раствора к растворам солей металлов приводит к осаждению нерастворимых гидроксидов металлов:
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl.
Гидроксиды некоторых металлов растворяются в избытке аммиака и образуют комплексные соединения:
CuCl2 + 2NH3·H2O = Cu(OH)2 + 2NH4Cl;
Cu(OH)2 + 4NH3·H2O = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O.