Аммо́ний (лат. Ammonium) — многоатомный неорганический катион, продукт протонирования аммиака. В соединениях играет роль одновалентного металла. Химическая формула — NH4+. При растворении аммиака в растворах кислот происходит реакция протонирования:
Ион аммония является правильным тетраэдром с азотом в центре и атомами водорода в вершинах тетраэдра. Размер иона — 1,43 Å[1].
Существует также короткоживущий свободный радикал аммония с формулой NH4[2] (см. Свободный аммоний).
Содержание |
При диссоциации солей аммония в водных растворах образуется катион аммония, например:
Большинство солей аммония — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и легко разлагающиеся при нагревании с выделением газов.
то чем сильнее кислотный остаток Х− удерживает катион Н+, тем труднее происходит прямой процесс и легче — обратный. Поэтому, чем меньше константа диссоциации кислоты, тем менее устойчива её аммонийная соль. Так, соль сильной кислоты HCl хлорид аммония NH4Cl вполне стабилен при комнатной температуре, а соль слабой угольной кислоты в этих условиях заметно разлагается.
Аммониевые соли летучих кислот при нагревании разлагаются, выделяя газообразные продукты, которые при охлаждении вновь образуют соль:
Если соль образована нелетучей кислотой, то нагреванием можно удалить NH3:
Реакция для обнаружения аммония — выделение аммиака при действии едких щелочей на соли аммония:
Широко используется для спектрофотометрического количественного анализа также реакция с реактивом Несслера.
При попытке получения в свободном виде аммоний распадается на аммиак и водород. Однако при определенных условиях возможно выделение очень нестабильного свободного аммония NH4. Впервые он был получен при восстановлении раствора хлорида аммония амальгамой натрия в виде тестообразной массы, выделяющей водород и аммиак. В дальнейшем его удалось получить в жидком аммиаке. Если действовать NH4I на синий раствор металлического натрия в жидком аммиаке, то он обесцвечивается вследствие реакции по схеме:
Так как выделение водорода при этом не наблюдается и образовавшаяся бесцветная жидкость легко присоединяет иод (предположительно – по схеме: 2NH4 + I2 = 2NH4I), весьма вероятно, что в ней содержится свободный радикал – NH4. Заметное разложение последнего с выделением водорода начинает идти лишь выше минус 40 °C.[3]
Существует также амальгама аммония. Последний в амальгаме значительно устойчивее, чем в свободном состоянии, и разлагается на аммиак и водород сравнительно медленно[4].
Атомы водорода в аммонии могут быть замещены на органические радикалы. Существуют соединения одно-, двух-, трёх- и даже четырёхзамещённого аммония. Гидроксиды четырёхзамещённого аммония (например, гидроксид тетраметиламмония) могут быть выделены в свободном состоянии и являются намного более сильными щелочами, чем сам аммоний и его производные меньшей степени замещения.
Тетрафтораммоний [NF4]+ представляет собой аммоний, все четыре атома водорода в котором замещены фтором. Тетрафтораммоний является одним из немногих соединений, в которых азот имеет степень окисления +5, является сильнейшим окислителем и устойчив только в соединении с комплексными фтористыми анионами, например, тетрафторборатом [BF4]−.
Аммоний.
