Sloučeniny amonia. Velká ruská encyklopedie

sloučeniny amonia, chemické sloučeniny, které obsahují kladně nabitý atom dusíku kovalentně navázaný na organické zbytky a/nebo vodík a iontově navázaný na anion.

Klasifikace

Nejjednodušší anorganické amonné sloučeniny jsou hydroxid amonný a soli (například dusičnan amonný, síran amonný).

Organické amonné sloučeniny se v závislosti na počtu organických zbytků na atomu N dělí na primární [RNH₃] + X − , sekundární [R₂NH₂] + X − , terciární [R₃NH] + X – a kvartérní [R₄N] + X -. Sloučeniny s pětimocným atomem N neexistují. Jsou známy vnitřní kvartérní amoniové soli, například betain (CH₃)₃N+CH₂COO − . Amoniové sloučeniny často zahrnují všechny organické sloučeniny obsahující atom onia N, například soli pyridinia a dalších heterocyklických derivátů, hydrazinium, hydroxylamonium, nitrilium [RC≡NR’] + X − .

Primární, sekundární a terciární amonné soli jsou obvykle považovány za aminové soli. Vznikají interakcí aminů s kyselinami. Vlivem alkalických roztoků se původní amin uvolňuje ze solí aminů, které jsou slabými zásadami a ve vodě se nerozpouštějí; soli aminů, které mají silně zásadité vlastnosti a rozpouštějí se ve vodě, se přeměňují na hydroxidy, které jsou stabilní pouze ve vodných roztocích a při odpařování snadno ztrácejí H₂O, čímž se získá výchozí amin. Tato technika se používá k čištění aminů. Oniové sloučeniny obvykle zahrnují pouze kvartérní amoniové soli.

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Kvartérní amonné soli – krystaly. Získávají se především alkylací (tzv. kvarternizací) terciárních aminů alkylhalogenidy:

R3N + R’X → [R3NR’] + X -. R_3N + R’X šipka doprava [R_3NR’]^+X^-. R 3 ​ N + R ‘ X → [ R 3 ​ NR ‘ ] + X − .

Reakční rychlost klesá v řadě: jodidy > bromidy > chloridy a prudce roste při použití bipolárních aprotických rozpouštědel, jako je dimethylsulfoxid, dimethylformamid. Alkylačními činidly mohou být také dialkylsulfáty, estery kyseliny arylsulfonové atd.

Zvláštním typem amonných solí jsou iminiové soli.

Když roztoky žíravých alkálií působí na kvartérní soli, tvoří se kvartérní amoniové báze, které se svou silou rovnají KOH a NaOH (reakce je tedy rovnovážná):

[(CH 3) 4N] + I − + KOH ⇄ [ (CH 3) 4N] + OH − + KI. [(CH_3)_4N]^+I^- + KOH šipky doprava doleva [(CH_3)_4N]^+OH^- + KI. [(CH 3) 4N] + I − + KOH ⇄ [(CH 3) 4N] + OH − + KI.

Čisté báze se obvykle získávají působením AgOH na kvartérní soli:

[(CH 3) 4N] + I − + Ag OH ⇄ [ (CH 3) 4N] + OH − + Ag I. [(CH_3)_4N]^+I^- + AgOH šipky doprava doleva [(CH_3)_4N]^+OH^- + AgI. [(CH 3 ​) 4 ​N] + I − + Ag OH ⇄ [( CH 3 ​) 4 ​ N] + OH − + Ag I.

Kvartérní amoniové báze jsou krystaly, které se rozplývají ve vzduchu. Při 100–150 °C se rozkládají, a to různými způsoby v závislosti na struktuře radikálů. Takže z [(CH₃)₄N] + OH – nebo [(C₆H₅CH₂)₄N] + OH − vznikají terciární aminy a alkoholy. V přítomnosti atomu H v β-poloha vzhledem k atomu N, rozklad probíhá za uvolnění terciárního aminu, olefinu a vody (Hoffmannův rozklad):

[ ( CH 3 ) 3N + ⁣ − ⁣ CR 2 ⁣ − ⁣ CR 2 ⁣ − ⁣ H] OH − → (CH 3) 3N + CR 2 ⁣ = ⁣ CR 2 + H 2 O . [(CH_3)_3přesazeno!-!CR_2!-!CR_2!-!H]OH^- šipka vpravo (CH_3)_3N +CR_2!=!CR_2+H_2O. [(CH 3 ​) 3 ​ N + − CR 2 ​ − CR 2 ​ − H ] OH − → (CH 3 ​) 3 ​N + CR 2 ​ = CR 2 ​ + H 2 ​O.

Ve směsi bezvodého tetrahydrofuranu a dimethylsulfoxidu se kvartérní báze štěpí již při teplotě místnosti.

Methylace aminu na kvartérní amoniovou sůl (kvaternizace), její přeměna na bázi a její rozklad (metoda vyčerpávající metylace) se využívá při studiu přírodních alkaloidů a dalších dusíkatých bází.

Při jednání C₆H₅Li na [(CH₃)₄N] + Cl − atom H se odštěpí od jednoho z atomů uhlíku a trimethylamoniummethylidu (CH₃)₃N + -CH₂ – – vnitřní amonná sůl. Podobné ylidy jsou tvořeny Stevensovým přeskupením. Například fenacylbenzyldimethylamoniumhydroxid ve vodném roztoku se převede na α-benzyl-α-dimethylaminoacetofenon.

Příklad Stevensova přeskupení. Příklad Stevensova přeskupení. Benzylamoniové soli mohou také projít Sommele-Hauserovým přeskupením.

Sommele-Hauserova přestavba. Sommele-Hauserova přestavba. Při redukci kvartérních solí obsahujících dvojnou vazbu v β,γ-poloha, vazba C−N je rozdělena:

[C6H5CH⁣ = ⁣ CHCH2NR3] + X − + 2 H → C 6H 5CH⁣ = ⁣ CHCH3 + NR3 + HX. [C_6H_5CH!=!CHCH_2NR_3]^+X^- + 2Hpravá šipka C_6H_5CH!=!CHCH_3 +NR_3+HX. [C 6 ​ H 5 ​ CH = CHCH 2 ​ NR 3 ​ ] + X − + 2 H → C 6 ​ H 5 ​ CH = CHCH 3 ​ + NR 3 ​ + HX.

přihláška

Kvartérní amoniové soli obsahující alespoň jeden dlouhý alkylový řetězec mají povrchově aktivní a antiseptické vlastnosti; Používají se jako emulgátory, stabilizátory, smáčedla a dezinfekční prostředky. Kvartérní soli se používají jako léčiva (metacin, quateron, benzohexonium atd.), jako katalyzátory fázového přenosu. Kvartérní báze se používají jako rozpouštědla pro celulózu, pro zmýdelnění tuků atd.

Být v přírodě

V přírodě se vyskytují organické sloučeniny amonia. Mnoho rostlin tedy obsahuje alkaloidy ve formě solí; nejjednodušší kvartérní sůl [(CH₃)₄N] + X − vyskytující se v mořských sasankách a některých rostlinách; cholin [(CH₃)₃NCH₂CH₂OH] + X − a acetylcholin jsou důležité fyziologicky aktivní sloučeniny.

T. P. Tolstaya. Poprvé publikováno: Chemická encyklopedie, 1988.

Publikováno 25. ledna 2024 ve 12:00 (GMT+3). Poslední aktualizace 25. ledna 2024 ve 12:00 (GMT+3). Kontaktujte redakci

Amonium — víceatomový kationt s chemickým vzorcem NH 4 + >> . Amonium s anionty tvoří amonné soli, amonné sloučeniny, ty druhé patří do velké třídy oniových sloučenin [1]. Amonný ion NH₄ + je pravidelný čtyřstěn s dusíkem ve středu a atomy vodíku ve vrcholech čtyřstěnu. Velikost iontu je 1,43 Å [2].

Existuje také volný amonný radikál s krátkou životností se vzorcem NH₄ [3] (viz Volný amonium).

Disociace amonných solí [ editovat | upravit kód]

Když se amonné soli disociují ve vodných roztocích, vytvoří se amonný kationt, například:

NH 4 Cl ⇄ NH 4 + + Cl − Cl pravé levé šipky NH_^+Cl^>>>

Vlastnosti amonných solí [ editovat | upravit kód]

Většina amonných solí jsou bezbarvé krystalické látky, které jsou vysoce rozpustné ve vodě a snadno se rozkládají při zahřívání za uvolňování plynů.

• Síla amonných solí se velmi liší. Čím silnější je kyselina, tím stabilnější je amonná sůl. Sůl silné kyseliny chlorovodíkové, chlorid amonný NH 4 Cl >>, je tedy při pokojové teplotě zcela stabilní, zatímco sůl slabé kyseliny uhličité, uhličitan amonný (NH 4) 2 CO 3 >>, se za těchto podmínek znatelně rozkládá.

Amonné soli těkavých kyselin se při zahřívání rozkládají a uvolňují plynné produkty, které po ochlazení opět tvoří sůl:

NH 4 Cl ⇄ NH 3 + HC l Cl pravé levé šipky NH_+HCl >>>

Pokud je sůl tvořena netěkavou kyselinou, dochází k zahřívání s rozkladem amonné soli:

• Pokud anion amonné soli obsahuje oxidační atom, pak při jeho zahřátí dochází k intramolekulární oxidačně-redukční reakci, například:

• Redukční vlastnosti amonia se využívají ve výbušninách, jako jsou amony.

Reakce detekce amonia [ editovat | upravit kód]

Reakce na detekci amonia – uvolňování amoniaku při působení žíravých alkálií na amonné soli:

NH 4 Cl + Na OH → Na Cl + NH 3 + H 2 O Cl+NaOH šipka vpravo NaCl+NH_+H_O >>>

Reakce s Nesslerovým činidlem je také široce používána pro spektrofotometrickou kvantitativní analýzu.

“Volný amoniak” [ editovat | upravit kód]

Při interakci roztoku chloridu amonného s amalgámem sodným vzniká „amalgám amonný“ – pastovitá hmota, která uvolňuje vodík a čpavek [4].

Když jodid amonný NH 4 I >> působí na modrý roztok kovového sodíku v kapalném amoniaku, pozoruje se změna barvy, kterou lze interpretovat jako tvorbu „volného amonia“:

Na + NH 4 I → Na I + NH 4 Šipka vpravo NaI+NH_>>>

Při teplotách nad -40 °C dochází k znatelnému rozkladu tohoto roztoku za uvolňování vodíku, na výslednou bezbarvou kapalinu se snadno váže jód (pravděpodobně podle schématu):

2 NH 4 + I 2 → 2 NH 4 I +I_šipka vpravo 2NH_I>>>

Existence volného radikálu NH 4 >> je však v tomto případě pochybná, v 1960. letech se předpokládalo, že v tomto roztoku byly přítomny atomy vodíku solvatované amoniakem H ⋅ NH 3 >> [5].

Substituované sloučeniny amonia [ editovat | upravit kód]

Organické [ upravit | upravit kód]

Atomy vodíku v amoniu mohou být nahrazeny organickými radikály. Existují sloučeniny mono-, di-, tri- a dokonce tetrasubstituovaného amonia. Hydroxidy tetrasubstituovaného amonia (například hydroxid tetramethylamonný) lze izolovat ve volném stavu a jsou mnohem silnějšími alkáliemi než samotné amonium a jeho deriváty s nižším stupněm substituce.

Anorganické [ upravit | upravit kód]

Tetrafluoramonium [NF 4 ] + >> je amonium, ve kterém jsou všechny čtyři atomy vodíku nahrazeny fluorem. Tetrafluoroamonium je jednou z mála sloučenin, ve kterých má dusík oxidační stav +5, je silným oxidačním činidlem a je stabilní pouze v kombinaci s komplexními fluoridovými anionty, například tetrafluoroborátem [BF 4] − >> .

Viz také [upravit | upravit kód]

• Sloučeniny amonia
• Hydroxonium

Literatura [upravit | upravit kód]

• Nekrasov B.V. Základy obecné chemie. — 14. vyd. — M.: Goskhimizdat, 1962. — 976 s.
• Ammonium // Encyklopedický slovník Brockhaus a Efron: v 86 svazcích (82 svazků a 4 příd.). — Petrohrad. , 1890. — T. Ia. — S. 658—661.

Poznámky [upravit | upravit kód]

1. ↑Oniové sloučeniny// Zlatá kniha IUPAC(nespecifikováno) . Datum přístupu: 19. července 2012.Archivováno z originálu 15. listopadu 2016.
2. ↑N. S. Achmetov. Anorganická chemie. Učebnice pro vysoké školy. — 2. vydání, přepracované. a přidat. — M.: Vyšší škola, 1975. — S. 394. — 672 s.
3. ↑Nekrasov, 1962, str. 339.
4. ↑Nekrasov, 1962, str. 659.
5. ↑Nekrasov, 1962, str. 347.