BÀI 5: AMMONIA – MUỐI AMMONIA

I. AMMONIA

1. Cấu tạo phân tử

Đặc điểm cấu tạo của phân tử ammonia:

- Nguyên tử nitrogen còn một cặp electron không liên kết, tạo ra vùng có mật độ điện tích âm trên nguyên tử nitrogen

- Liên kết N – H phân cực, cặp electron dùng chung lệch về nguyên tử nitrogen làm cho nguyên tử hydrogen mang một phần điện tích dương

- Liên kết N – H tương đối bền với năng lượng liên kết là 386 kJ/mol

2. Tính chất vật lí

- Ở điều kiện thường, ammonia tồn tại ở thể khí, không màu, nhẹ hơn không khí, mùi khai và xốc

- Ammonia tan nhiều trong nước

- Ammonia dễ hóa lỏng và dễ hóa rắn.

Giữa các phân tử ammonia (chất tan) và phân tử nước (dung môi) có tương tác mạnh nên ammonia phân tán tốt vào nước, tức tan tốt trong nước. Hai tương tác cơ bản giữa các phân tử ammonia và nước là liên kết hydrogen và tương tác van der Waals (phân tử ammonia và nước đều phân cực mạnh)

3. Tính chất hóa học

a) Tính base

Dung dịch ammonia có môi trường base yếu, làm quỳ tím chuyển màu xanh, phenolphthalein chuyển màu hồng

Trong các phản ứng trên, NH₃ nhận proton (H⁺) nên thể hiện là base; HCl, HNO₃ và H₂SO₄ nhường proton nên thể hiện là acid

b) Tính khử

4NH₃ + 3O₂ 2N₂ + 6H₂O

4NH₃ + 5O₂ 4NO + 6H₂O

4. Ứng dụng

Một số ứng dụng của ammonia:

- Tác nhân làm lạnh

- Sản xuất nitric acid

- Dung môi

- Sản xuất phân đạm

Ammonia có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, y học và đời sống.

Phần lớn ammonia được sử dụng làm phân bón như urea, đạm ammonium, ammophos

Ammonia có nhiệt bay hơi lớn nên được dùng làm chất làm lạnh trong nhiều hệ thống làm công nghiệp, hệ thống điều hòa không khí tổng

Ammonia là nguyên liệu trong sản xuất nitric acid theo phương pháp Ostwald, sản xuất soda theo phương pháp Solvey

Ammonia lỏng là dung môi ion hóa được sử dụng khá phổ biến. Các kim loại kiềm tan vào ammonia lỏng tạo dung dịch màu xanh lam có chứa ion kim loại và electron

Ví dụ: Na(s) ⟶ Na⁺(aq) + e^-(aq)

Ngoài ra, ammonia được dùng trong xử lí môi trường, chất tẩy rửa bề mặt, kiểm soát pH của nước, trung hòa acid để bảo vệ thiết bị khỏi ăn mòn

5. Sản xuất

1. Nếu tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ (là chiều thu nhiệt, chiều nghịch), tăng nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng nghịch

Ngược lại, nếu giảm nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt (là chiều thuận) giảm nhiệt độ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng thuận

2. Nếu giảm áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất (là chiều tăng số mol khí, chiều nghịch)

Ở áp suất càng cao thì yêu cầu về chất lượng thiết bị, an toàn lao động càng cao ⟹ tăng chi phí chế tạo, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng thiết bị

3. Chất xúc tác làm tăng cả tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch, làm hệ nhanh đạt đến trạng thái cân bằng

II. MUỐI AMMONIA

1. Tính tan, sự điện li

Hầu hết các muối ammonium đều dễ tan trong nước và phân li hoàn toàn ra ion

Ví dụ: NH₄Cl ⟶ NH4+ + Cl^-

2. Tác dụng với kiềm – Nhận biết ion ammonium

Đun nóng hỗn hợp muối ammonium với dung dịch kiềm sinh ra khí có mùi khai

Ví dụ:

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH Na₂SO₄ + 2NH₃ + 2H₂O

Phương trình ion rút gọn:

3. Tính chất kém bền nhiệt

Các muối ammonium đều kém bền nhiệt và dễ bị phân hủy khi nung nóng

Ví dụ:

NH₄Cl NH₃ + HCl

NH₄HCO₃ NH₃ + CO₂ + H₂O

NH₄NO₃ N₂O + 2H₂O

4. Ứng dụng

Một số ứng dụng của muối ammonium:

+ Chất đánh sạch bề mặt kim loại

+ Thuốc long đờm

+ Phân bón hóa học

+ Chất phụ gia thực phẩm

+ Thuốc bổ sung chất điện giải