BÀI 4 | AMMONIA/MUỐI AMMONIUM

1. Tính chất vật lý của NH3:

   + Vì nguyên tử N còn 3 electron độc thân nên tạo được liên kết cộng hóa trị với 3 nguyên tử H tạo thành phân tử NH3

   + Số oxi hóa của nguyên tử N trong phân tử NH3 là -3

   + Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp

   + Vì liên kết trong phân tử NH3 đều là liên kết cộng hóa trị có cực → NH3 là một phân tử có cực

   + Trong phân tử NH3, trên nguyên tử N còn 1 cặp electron tự do nên có thể tạo được liên kết với các nguyên tử/phân tử khác → tạo được liên kết hydrogen liên phân tử (NH3 với NH3) và liên kết hydrogen với H2O

2. Tính chất hóa học chung của NH3:

• Ở điều kiện thường là chất khí, không màu, mùi khai và xốc.

• Do phân tử NH3 nhẹ hơn không khí (M = 17) nên có thể thu được bằng phương pháp dời không khí (úp ngược bình → ống dẫn khí hướng lên → có bông tẩm dung dịch kiềm)

• Phân tử NH3 tan tốt trong nước, khi tan tạo thành dung dịch NH3

• Dung dịch NH3 đậm đặc có nồng độ là 25%

3. Tính chất hóa học của NH3:

• Trong dung dịch, NH3 là một base yếu → làm quỳ tím ẩm/dung dịch quỳ tím hóa xanh, làm dung dịch phenolphtalein hóa hồng (pH > 8,3)

• NH3 + H2O (mũi tên 2 chiều) NH4+ + OH-

+ Tác dụng với acid:

• NH3 + HCl → (t độ) NH4Cl (ammonium chloride → khói trắng)

• 2NH3 + H2SO4 → (t độ) (NH4)2SO4 (ammonium sulfate)

• Phương trình ion rút gọn: NH3 + H+ → NH4+

+ Tác dụng với muối (dung dịch):

• 3NH3 + AlCl3 + 3H2O → 3NH4Cl + Al(OH)3 (kết tủa keo trắng, lọc các cặn bẩn trong môi trường nước)

• Phương trình ion rút gọn: 3NH3 + Al3+ + 3H2O → 3NH4+ + AlOH(3) (kết tủa)

+ Tác dụng với oxygen: khi tác dụng với O2, NH3 cháy với ngọn lửa màu vàng, tùy thuộc vào mức độ mà tạo các sản phẩm khác nhau:

• 4NH3 + 3O2 → (t độ) 2N2 + 6H2O

• 4NH3 + 5O2 → (Pt, 800 độ C) 4NO + 6H2O

+ Tác dụng với basic oxide có tính khử yếu (CuO):

• 2NH3 + 3CuO → (t độ) N2 + 3Cu + 3H2O

→ Trong các phản ứng hóa học, NH3 thể hiện tính khử và tính base (yếu)

4. Điều chế NH3:

+ Trong phòng thí nghiệm:

• Để điều chế NH3 trong phòng thí nghiệm, người ta cho muối ammonium tác dụng với dung dịch kiềm và đun nóng nhẹ:

• NH4Cl + NaOH → (t độ) NH3 + H2O + NaCl

• Phương trình rút gọn: NH4 + OH- (mũi tên 2 chiều) NH3 + H2O

  → Ion NH4+ có tính acid

• Ngoài ra, để điều chế một lượng nhỏ NH3 trong phòng thí nghiệm, ta có thể tiến hành đun nóng dung dịch NH3 đậm đặc (nồng độ 25%) và sau đó dẫn hỗn hợp khí NH3 có lẫn hơi nước qua bình đựng vôi sống (CaO) để làm khô

  → CaO là chất làm khô NH3

+ Trong công nghiệp: NH3 được tổng hợp từ N2 và H2

• N2 (g) + 3H2 (g) (mũi tên 2 chiều, Fe, 450 - 500 độ C, 200 - 300 atm) 2NH3 (g)

• Để tăng hiệu suất của phản ứng trên (Delta H = -92 kJ) → tăng áp suất và giảm nhiệt độ

5. Ứng dụng:

• NH3 được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất ra nitric acid (HNO3), phân đạm như NH4NO3, (NH4)2SO4, NH4Cl

• Ammonia lỏng được sử dụng với vai trò là chất làm lạnh trong các hệ thống làm lạnh công nghiệp

• Được dùng làm dung môi hòa tan 1 số chất

6. Tính chất vật lý của muối ammonium:

• Muối ammonium là các tinh thể gồm có cation NH4+ và anion gốc acid

• Muối ammonium hầu hết đều tan tốt trong nước, khi tan phân li hoàn toàn ra các ion, đồng thời kém bền với nhiệt

• Ion NH4+ không màu

7. Tính chất hóa học của muối ammonium:

+ Tác dụng với base:

• (NH4)2SO4 + 2NaOH → (t độ) Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O

• Phương trình ion rút gọn: NH4+ + OH- (mũi tên 2 chiều) NH3 + H2O

+ Nhiệt phân: Hầu hết các muối ammonium đều kém bền với nhiệt

• Đối với các muối ammonium chứa gốc acid không có tính oxi hóa (Cl-, SO42-, CO32-, HCO3-):

  → NH4Cl (t độ) → NH3 + HCl

  → NH4HCO3 (t độ) → NH3 + CO2 + H2O

  → (NH4)2SO4 (t độ) → 2NH3 + H2SO4

  → (NH4)2CO3 (t độ) → 2NH3 + H2O + CO2

• Đối với các muối ammonium chứa gốc acid có tính oxi hóa (NO3-):

  → NH4NO3 (t độ) → N2O + 2H2O

8. Ứng dụng của muối ammonium: Muối ammonium được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong nhiều lĩnh vực trong đời sống, chủ yếu được sử dụng để làm phân bón trong nông nghiệp