Hình 4.1. Cấu tạo của phân tử ammonia (a), công thức Lewis của phân tử ammonia (b) và mô hình phân tử ammonia (c)

 

Phân tử NH3 có cấu trúc chóp tam giác, với nguyên tử nitrogen ở đỉnh, đáy là một tam giác mà đỉnh là 3 nguyên tử hydrogen.

 

Hình 4.2. Thí nghiệm về tính tan của khí NH₃ trong nước

 

Ammonia là chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí. Ammonia tan rất nhiều trong nước tạo thành dung dịch ammonia. Dung dịch ammonia đậm đặc thường có nồng độ 25%.

 

– Khi hoà tan vào nước, một phần nhỏ các phân tử NH₃ nhận ion H⁺ của nước, tạo thành ion NH₄⁺ (ion ammonium) và ion OH^– (ion hydroxygende).

NH₃ + H₂O \(\rightleftharpoons \) NH₄⁺ + OH^–

 

– Ammonia (dạng khí cũng như dung dịch) kết hợp dễ dàng với acid tạo thành muối ammonium.

Hình 4.3. NH₃ tác dụng với HCl

NH₃ + HCl → NH₃Cl

NH3Cl: ammonium chloride

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

(NH4)2SO4: ammonium sulfate

– Ammonia cháy trong khí oxygen tạo ra khí nitrogen và hơi nước.

4NH₃ + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) 2N₂ + 6H₂O

– Khi oxi hoá ammonia bằng oxygen trong không khí khi có xúc tác Pt, ở nhiệt độ cao tạo thành NO và H₂O.

4NH3 + 5O2 \(\xrightarrow{{{t}^{0}},\ Pt}\) 4NO + 6H2O

 

 

Ammonia chủ yếu thể hiện tính khử và tính base trong các phản ứng hoá học

 

Vận dụng kiến thức hoá học cho phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen trong quá trình Haber

Ammonia được tổng hợp từ khí nitrogen và khí hydrogen theo phản ứng:

N₂(g) + 3H₂(g) \(\rightleftharpoons \) 2NH₃(g)            \({{\Delta }_{r}}H_{298}^{0}\,=\,–92kJ\)

 

Hình 4.4. Sơ đồ thiết bị tổng hợp ammonia trong công nghiệp theo quá trình Haber

 

Quá trình Haber được thực hiện như sau:

– Hỗn hợp nitrogen và hydrogen (tỉ lệ mol 1 : 3) được nén ở áp suất cao và đưa vào tháp tổng hợp ammonia trong điều kiện nhiệt độ, áp suất và chất xúc tác thích hợp.

– Hỗn hợp khí đi ra từ tháp tổng hợp gồm N₂, H₂ và NH₃ được dẫn đến tháp làm lạnh.

– Ở đây, NH₃ hoá lỏng và được tách riêng, còn hỗn hợp khí N₂ và H₂ chưa phản ứng được đưa trở lại tháp tổng hợp.

a. Tính chất vật lí

Muối ammonium đều được tạo bởi cation ammonium ( NH₄⁺ ) và anion gốc acid.

Ví dụ: ammonium chloride, nitrate, ammonium, ammonium sulfate, …

Hình 4.5. Muối ammonium chloride

 

Muối ammonium là những chất tinh thể ion. Hầu hết các muối ammonium dễ tan trong nước.

 

b. Tính chất hoá học

– Muối ammonium tác dụng với dung dịch kiềm khi đun nóng cho khí ammonia có mùi xốc đặc trưng. Phản ứng này dùng để nhận biết ion ammonium trong dung dịch.

– Muối ammonium dễ bị phân huỷ khi đun nóng.

Hình 4.6. Sự phân huỷ nhiệt của NH4CI

 

a. Ứng dụng của ammonia

Hình 4.7. Một số ứng dụng của ammonia

 

Ammonia được sử dụng để sản xuất nitric acid, các loại phân đạm. Ammonia còn được sử dụng làm chất làm lạnh, làm dung môi và nhiều ứng dụng quan trọng khác trong đời sống và sản xuất.

 

b. Ứng dụng của muối ammonium

Hình 4.8. Một số loại phân bón ammonium

 

Muối ammonium được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất, đặc biệt được dùng làm phân bón trong nông nghiệp.