"Химия", Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Соли аммония — вещества, в состав которых входят катионы NH₄⁺ и анионы кислотных остатков. Их формулы составляют по зарядам ионов, а большинство таких солей растворяется в воде. Главное характерное свойство — при нагревании со щёлочью они выделяют аммиак. Эту реакцию используют, чтобы обнаружить ион аммония; нагревание самих солей тоже может приводить к разным продуктам.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Ион аммония NH₄⁺ — катион, который образуется, когда молекула аммиака NH₃ присоединяет ион водорода H⁺. В его составе один атом азота и четыре атома водорода, а знак «+» показывает заряд частицы, равный единице. Заряд важно учитывать при записи формул и уравнений.
Соли аммония — сложные вещества, состоящие из катионов NH₄⁺ и анионов кислотных остатков. Анион — это отрицательно заряженная частица, например Cl⁻ или SO₄²⁻. Понимание состава помогает определить, сколько ионов каждого вида нужно записать, чтобы формула соли была электрически нейтральной.
Качественная реакция на ион аммония — взаимодействие соли аммония со щёлочью при нагревании, при котором выделяется аммиак NH₃. Качественной её называют потому, что по наблюдаемому признаку можно установить присутствие определённого иона. Реакция позволяет отличить соли аммония от веществ, которые аммиак не выделяют.
В молекуле аммиака NH₃ есть атом азота и три атома водорода. При присоединении частицы H⁺ к азоту появляется четвёртый атом водорода, и образуется NH₄⁺: NH₃ + H⁺ → NH₄⁺. Поскольку добавленная частица несёт положительный заряд, получившийся ион тоже имеет заряд +1; он может входить в состав солей вместо металлического катиона.
Чтобы составить формулу соли аммония, сначала записывают NH₄⁺ и кислотный остаток, затем уравнивают суммарные заряды. Так, для Cl⁻ достаточно одного катиона аммония, поэтому формула — NH₄Cl; для SO₄²⁻ нужны два катиона, поэтому получается (NH₄)₂SO₄. Скобки показывают, что индекс 2 относится ко всей группе NH₄. Название образуют из названия кислотного остатка и слов «аммония»: хлорид аммония, сульфат аммония.
Соли аммония — твёрдые вещества, большинство из них хорошо растворяется в воде. При растворении кристалл распадается на подвижные ионы NH₄⁺ и кислотного остатка, поэтому раствор проводит электрический ток. Однако растворимость конкретной соли определяют по справочным данным: слово «большинство» не означает, что растворимы абсолютно все соли аммония.
При добавлении щёлочи гидроксид-ионы OH⁻ соединяются с NH₄⁺. Образуется аммиак и вода: NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃↑ + H₂O; нагревание ускоряет процесс и помогает аммиаку покинуть раствор. Газ узнают по характерному резкому запаху и по тому, что влажная красная лакмусовая бумага синеет: аммиак проявляет основные свойства.
При нагревании без щёлочи соли аммония могут распадаться, но набор продуктов определяется кислотным остатком. Хлорид аммония при нагревании образует аммиак и хлороводород: NH₄Cl ⇌ NH₃ + HCl; при охлаждении эти вещества могут снова соединяться. Карбонат аммония распадается иначе: (NH₄)₂CO₃ → 2NH₃ + CO₂ + H₂O. Поэтому нельзя переносить уравнение разложения одной соли на все остальные.
| Свойство или воздействие | Наблюдение | Пример уравнения |
|---|---|---|
| Растворимость в воде | Большинство солей растворяется, распадаясь на ионы. | NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl⁻ |
| Действие щёлочи при нагревании | Выделяется аммиак; его уравнение учитывает образование воды. | NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O |
| Определение выделившегося аммиака | Резкий запах; влажный красный лакмус синеет. | NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻ |
| Нагревание хлорида аммония | Образуются аммиак и хлороводород. | NH₄Cl ⇌ NH₃ + HCl |
| Нагревание карбоната аммония | Выделяются аммиак и углекислый газ, образуется вода. | (NH₄)₂CO₃ → 2NH₃ + CO₂ + H₂O |
Сначала определите, какое воздействие описано в условии, затем найдите соответствующую строку и сопоставьте наблюдение с уравнением. Стрелка вверх указывает на выделение газа, а обратимая стрелка в примере с NH₄Cl подчёркивает возможность обратного соединения продуктов при охлаждении.
Условие. Составьте формулы хлорида аммония и сульфата аммония, если заряд катиона аммония равен +1. Для решения нужно узнать заряды кислотных остатков и добиться, чтобы суммарный заряд каждой формулы был равен нулю.
Ответ: хлорид аммония — NH₄Cl, сульфат аммония — (NH₄)₂SO₄.
Условие. Запишите реакцию NH₄Cl с гидроксидом натрия при нагревании и укажите признак. Здесь катион аммония реагирует с OH⁻, а оставшиеся ионы Na⁺ и Cl⁻ образуют растворимую соль.
Ответ: NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O; признак реакции — выделение аммиака, который меняет окраску влажного красного лакмуса на синюю.
Условие. При нагревании 16 г сульфата аммония с избытком NaOH определите количество вещества и массу NH₃. Избыток щёлочи означает, что весь сульфат аммония может прореагировать, поэтому расчёт ведём по соли.
Ответ: количество аммиака — примерно 0,242 моль, масса — примерно 4,12 г.
Ион аммония иногда записывают как нейтральную частицу, забывая знак «+». Так происходит, если при составлении формулы смотрят только на число атомов, а не на заряд; тогда в соли не сходится баланс зарядов. Проверяйте каждую формулу: сумма положительных и отрицательных зарядов должна быть равна нулю.
Аммиак NH₃ и ион аммония NH₄⁺ — не одно и то же: первый является молекулой газа, второй — катионом в составе соли. Путаница возникает из-за похожих формул и названий. Сверяйте знак заряда и условия задачи: при реакции со щёлочью из NH₄⁺ образуется NH₃.
В уравнении реакции соли аммония со щёлочью иногда забывают воду или ставят неверный коэффициент перед аммиаком. Причина — попытка записать только заметный продукт и невнимательная проверка атомов. После составления уравнения пересчитайте все атомы с обеих сторон; для сульфата аммония обязательно получите два NH₃ и две H₂O.
Нельзя утверждать, что при нагревании любая соль аммония даёт одинаковые продукты. Ошибку провоцирует запоминание одного примера без учёта кислотного остатка. Проверяйте состав соли и отдельно балансируйте уравнение: у NH₄Cl получаются NH₃ и HCl, а у (NH₄)₂CO₃ — NH₃, CO₂ и H₂O.
Для этой темы нужны знания о зарядах ионов, формулах кислотных остатков и составлении формул солей: без них нельзя правильно записать соединение аммония. Она продолжает изучение аммиака: его частица NH₃ принимает H⁺ и превращается в NH₄⁺, а также взаимодействует с водой и кислотами. Реакция соли аммония со щёлочью служит примером качественной реакции и пригодится при распознавании ионов в растворах.
Почему ион аммония имеет положительный заряд?
Молекула аммиака NH₃ присоединяет ион водорода H⁺, у которого нет электрона. Поэтому число положительных зарядов в частице становится на один больше, чем отрицательных, и образуется NH₄⁺.
Как по зарядам ионов составить формулу соли аммония?
Нужно подобрать число катионов NH₄⁺ и анионов так, чтобы сумма зарядов равнялась нулю. Например, сульфат-ион SO₄²⁻ уравновешивают два катиона NH₄⁺, поэтому формула соли — (NH₄)₂SO₄.
Как обнаружить ион аммония в растворе?
К раствору добавляют щёлочь и нагревают смесь: при наличии NH₄⁺ выделяется аммиак. Его можно узнать по характерному запаху, а влажная красная лакмусовая бумага рядом с газом синеет.
Почему для выделения аммиака соль нагревают со щёлочью?
Щёлочь связывает ион водорода из NH₄⁺, в результате образуется NH₃. Нагревание ускоряет выделение аммиака из раствора и помогает заметить его по запаху и действию на индикатор.
Одинаково ли разлагаются при нагревании все соли аммония?
Нет, продукты зависят от кислотного остатка. Например, хлорид аммония при нагревании образует аммиак и хлороводород, а карбонат аммония — аммиак, углекислый газ и воду.
§ 26. Соли аммония
