Nh3 adalah salah satu jenis ikatan kimia. Apa sifat dan nama zat NH3? Sambungan logam

DEFINISI

Amonia- hidrogen nitrida.

Rumus – NH3. Massa molar – 17 g/mol.

Sifat fisik amonia

Amonia (NH 3) adalah gas tidak berwarna dengan bau yang menyengat (bau “amonia”), lebih ringan dari udara, sangat larut dalam air (satu volume air akan melarutkan hingga 700 volume amonia). Larutan amonia pekat mengandung 25% (massa) amonia dan mempunyai massa jenis 0,91 g/cm 3 .

Ikatan antar atom dalam molekul amonia bersifat kovalen. Pandangan umum tentang molekul AB 3. Semua orbital valensi atom nitrogen mengalami hibridisasi, oleh karena itu jenis hibridisasi molekul amonia adalah sp 3. Amonia memiliki struktur geometris tipe AB 3 E - piramida trigonal (Gbr. 1).

Beras. 1. Struktur molekul amonia.

Sifat kimia amonia

Secara kimiawi, amonia cukup aktif: bereaksi dengan banyak zat. Bilangan oksidasi nitrogen dalam amonia “-3” minimal, sehingga amonia hanya menunjukkan sifat pereduksi.

Ketika amonia dipanaskan dengan halogen, oksida logam berat dan oksigen, nitrogen terbentuk:

2NH 3 + 3Br 2 = N 2 + 6HBr

2NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3H 2 O

4NH 3 +3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O

Dengan adanya katalis, amonia dapat dioksidasi menjadi nitrogen oksida (II):

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (katalis - platina)

Berbeda dengan senyawa hidrogen nonlogam golongan VI dan VII, amonia tidak menunjukkan sifat asam. Namun atom hidrogen dalam molekulnya masih mampu digantikan oleh atom logam. Ketika hidrogen sepenuhnya digantikan oleh logam, senyawa yang disebut nitrida terbentuk, yang juga dapat diperoleh melalui interaksi langsung nitrogen dengan logam pada suhu tinggi.

Sifat utama amonia disebabkan oleh adanya pasangan elektron bebas pada atom nitrogen. Larutan amonia dalam air bersifat basa:

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH —

Ketika amonia berinteraksi dengan asam, garam amonium terbentuk, yang terurai ketika dipanaskan:

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

NH 4 Cl = NH 3 + HCl (bila dipanaskan)

Produksi amonia

Ada metode industri dan laboratorium untuk memproduksi amonia. Di laboratorium, amonia diperoleh melalui aksi basa pada larutan garam amonium ketika dipanaskan:

NH 4 Cl + KOH = NH 3 + KCl + H 2 O

NH 4 + + OH - = NH 3 + H 2 O

Reaksi ini bersifat kualitatif untuk ion amonium.

Penerapan amonia

Produksi amonia adalah salah satu proses teknologi terpenting di dunia. Sekitar 100 juta ton amonia diproduksi setiap tahunnya di dunia. Amonia dilepaskan dalam bentuk cair atau dalam bentuk larutan berair 25% - air amonia. Area utama penggunaan amonia adalah produksi asam nitrat (produksi selanjutnya dari pupuk mineral yang mengandung nitrogen), garam amonium, urea, heksamin, serat sintetis (nilon dan nilon). Amonia digunakan sebagai zat pendingin dalam unit pendingin industri dan sebagai zat pemutih dalam pembersihan dan pewarnaan kapas, wol, dan sutra.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

3.3.1 Ikatan kovalen adalah ikatan dua pusat, dua elektron yang terbentuk karena tumpang tindih awan elektron yang membawa elektron tidak berpasangan dengan spin antiparalel. Biasanya, itu terbentuk antara atom-atom dari unsur kimia yang sama.

Hal ini secara kuantitatif ditandai dengan valensi. Valensi unsur - ini adalah kemampuannya untuk membentuk sejumlah ikatan kimia karena elektron bebas yang terletak pada pita valensi atom.

Ikatan kovalen hanya dibentuk oleh sepasang elektron yang terletak di antara atom. Ini disebut pasangan terpisah. Pasangan elektron yang tersisa disebut pasangan mandiri. Mereka mengisi cangkangnya dan tidak ikut mengikat. Ikatan antar atom tidak hanya dapat dilakukan oleh satu, tetapi juga oleh dua atau bahkan tiga pasangan yang terpisah. Koneksi seperti itu disebut dobel dll. gerombolan - banyak koneksi.

3.3.1.1 Ikatan kovalen nonpolar. Ikatan yang dicapai melalui pembentukan pasangan elektron yang dimiliki kedua atom secara setara disebut kovalen nonpolar. Ini terjadi antara atom-atom dengan keelektronegatifan yang hampir sama (0,4 > ΔEO > 0) dan, oleh karena itu, distribusi kerapatan elektron yang seragam antara inti atom dalam molekul homonuklir. Misalnya H 2, O 2, N 2, Cl 2, dan seterusnya. Momen dipol ikatan tersebut adalah nol. Ikatan CH dalam hidrokarbon jenuh (misalnya, dalam CH 4) secara praktis dianggap nonpolar, karena ΔEO = 2,5 (C) - 2,1 (H) = 0,4.

3.3.1.2 Ikatan kovalen polar. Jika suatu molekul dibentuk oleh dua atom yang berbeda, maka zona tumpang tindih awan elektron (orbital) bergeser ke arah salah satu atom, dan ikatan semacam itu disebut kutub . Dengan ikatan seperti itu, kemungkinan menemukan elektron di dekat inti salah satu atom menjadi lebih tinggi. Misalnya HCl, H 2 S, PH 3.

Ikatan kovalen polar (tidak simetris). - ikatan antar atom dengan keelektronegatifan berbeda (2 > ΔEO > 0,4) dan distribusi pasangan elektron yang sama asimetris. Biasanya, ia terbentuk di antara dua non-logam.

Kerapatan elektron dari ikatan tersebut bergeser ke arah atom yang lebih elektronegatif, yang menyebabkan munculnya muatan parsial negatif (delta minus) pada atom tersebut, dan muatan positif parsial (delta plus) pada atom yang lebih elektronegatif. atom elektronegatif.

C ?

Arah perpindahan elektron juga ditunjukkan dengan panah:

CCl, CO, CN, OH, CMg.

Semakin besar perbedaan keelektronegatifan atom-atom yang terikat, semakin tinggi polaritas ikatan tersebut dan semakin besar momen dipolnya. Gaya tarik menarik tambahan bekerja antara muatan parsial yang tandanya berlawanan. Oleh karena itu, semakin polar ikatannya, semakin kuat ikatannya.

Kecuali kemampuan polarisasi Ikatan kovalen memiliki properti itu kejenuhan – kemampuan suatu atom untuk membentuk ikatan kovalen sebanyak orbital atom yang tersedia secara energetik. Sifat ketiga dari ikatan kovalen adalah miliknya arah.

3.3.2 Ikatan ionik. Kekuatan pendorong di balik pembentukannya adalah keinginan atom yang sama terhadap kulit oktet. Namun dalam beberapa kasus, kulit “oktet” seperti itu hanya dapat muncul ketika elektron ditransfer dari satu atom ke atom lainnya. Oleh karena itu, biasanya, ikatan ionik terbentuk antara logam dan non-logam.

Perhatikan, sebagai contoh, reaksi antara atom natrium (3s 1) dan fluor (2s 2 3s 5). Perbedaan keelektronegatifan senyawa NaF

EO = 4,0 - 0,93 = 3,07

Natrium, setelah menyerahkan elektron 3s 1 ke fluor, menjadi ion Na + dan tetap memiliki kulit 2s 2 2p 6 yang terisi, yang sesuai dengan konfigurasi elektronik atom neon. Fluor memperoleh konfigurasi elektronik yang persis sama dengan menerima satu elektron yang disumbangkan oleh natrium. Akibatnya timbul gaya tarik menarik elektrostatik antara ion-ion yang bermuatan berlawanan.

Ikatan ionik – kasus ekstrim ikatan kovalen polar, berdasarkan tarikan elektrostatis ion. Ikatan seperti itu terjadi ketika ada perbedaan besar dalam keelektronegatifan atom-atom yang terikat (EO > 2), ketika atom yang kurang elektronegatif hampir sepenuhnya melepaskan elektron valensinya dan berubah menjadi kation, dan atom lain yang lebih elektronegatif menempel. elektron ini dan menjadi anion. Interaksi ion-ion yang berlawanan tanda tidak bergantung pada arah, dan gaya Coulomb tidak memiliki sifat jenuh. Karena ini ikatan ionik tidak memiliki spasial fokus Dan kejenuhan , karena setiap ion berasosiasi dengan sejumlah ion lawan (bilangan koordinasi ion). Oleh karena itu, senyawa yang terikat ionik tidak memiliki struktur molekul dan merupakan zat padat yang membentuk kisi kristal ionik, dengan titik leleh dan titik didih yang tinggi, sangat polar, seringkali seperti garam, dan konduktif secara elektrik dalam larutan air. Misalnya MgS, NaCl, A 2 O 3. Praktis tidak ada senyawa dengan ikatan ionik murni, karena sejumlah kovalen selalu ada karena fakta bahwa transfer lengkap satu elektron ke atom lain tidak diamati; pada sebagian besar zat “ionik”, proporsi ionisitas ikatan tidak melebihi 90%. Misalnya, dalam NaF polarisasi ikatannya sekitar 80%.

Pada senyawa organik, ikatan ion cukup jarang terjadi, karena Sebuah atom karbon cenderung tidak kehilangan atau memperoleh elektron untuk membentuk ion.

Valensi unsur-unsur dalam senyawa dengan ikatan ionik sangat sering dikarakterisasi keadaan oksidasi , yang, pada gilirannya, sesuai dengan nilai muatan ion unsur dalam senyawa tertentu.

Keadaan oksidasi - ini adalah muatan bersyarat yang diperoleh atom sebagai hasil redistribusi kerapatan elektron. Secara kuantitatif, hal ini ditandai dengan jumlah elektron yang berpindah dari unsur yang kurang elektronegatif ke unsur yang lebih elektronegatif. Ion bermuatan positif terbentuk dari unsur yang melepaskan elektronnya, dan ion negatif terbentuk dari unsur yang menerima elektron tersebut.

Elemen yang terletak di keadaan oksidasi tertinggi (positif maksimum), telah melepaskan seluruh elektron valensinya yang terletak di AVZ. Dan karena jumlahnya ditentukan oleh jumlah golongan di mana unsur tersebut berada, maka keadaan oksidasi tertinggi untuk sebagian besar elemen dan akan sama nomor grup . Tentang keadaan oksidasi terendah (negatif maksimum), kemudian muncul selama pembentukan kulit delapan elektron, yaitu ketika AVZ terisi penuh. Untuk non-logam itu dihitung dengan rumus Nomor grup – 8 . Untuk logam sama dengan nol , karena mereka tidak dapat menerima elektron.

Misalnya AVZ belerang berbentuk: 3s 2 3p 4. Jika sebuah atom melepaskan semua elektronnya (enam), ia akan memperoleh bilangan oksidasi tertinggi +6 , sama dengan nomor grup VI , jika diperlukan dua bahan yang diperlukan untuk melengkapi kulit stabil, ia akan memperoleh bilangan oksidasi terendah –2 , sama dengan Nomor grup – 8 = 6 – 8= –2.

3.3.3 Ikatan logam. Kebanyakan logam mempunyai sejumlah sifat yang bersifat umum dan berbeda dengan sifat zat lain. Sifat-sifat tersebut adalah suhu leleh yang relatif tinggi, kemampuan memantulkan cahaya, dan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Ciri-ciri ini dijelaskan oleh adanya jenis interaksi khusus pada logam – sambungan logam.

Sesuai dengan posisinya dalam tabel periodik, atom logam memiliki sejumlah kecil elektron valensi, yang terikat lemah pada intinya dan dapat dengan mudah terlepas darinya. Akibatnya, ion bermuatan positif muncul dalam kisi kristal logam, terlokalisasi pada posisi tertentu dari kisi kristal, dan sejumlah besar elektron (bebas) yang terdelokalisasi, bergerak relatif bebas di bidang pusat positif dan berkomunikasi antara semua logam. atom akibat tarikan elektrostatis.

Inilah perbedaan penting antara ikatan logam dan ikatan kovalen, yang memiliki orientasi ketat dalam ruang. Gaya ikatan pada logam tidak terlokalisasi atau terarah, dan elektron bebas yang membentuk “gas elektron” menyebabkan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Oleh karena itu, dalam hal ini tidak mungkin membicarakan arah ikatan, karena elektron valensi didistribusikan hampir merata ke seluruh kristal. Hal inilah yang menjelaskan, misalnya, plastisitas logam, yaitu kemungkinan perpindahan ion dan atom ke segala arah.

3.3.4 Ikatan donor-akseptor. Selain mekanisme pembentukan ikatan kovalen, yang menurutnya pasangan elektron bersama muncul dari interaksi dua elektron, ada juga mekanisme khusus. mekanisme donor-akseptor . Hal ini terletak pada kenyataan bahwa ikatan kovalen terbentuk sebagai hasil transisi dari pasangan elektron (tunggal) yang sudah ada penyumbang (pemasok elektron) untuk penggunaan umum donor dan akseptor (pemasok orbital atom bebas).

Setelah terbentuk, tidak ada bedanya dengan kovalen. Mekanisme donor-akseptor diilustrasikan dengan baik oleh skema pembentukan ion amonium (Gambar 9) (tanda bintang menunjukkan elektron pada tingkat terluar atom nitrogen):

Gambar 9 - Skema pembentukan ion amonium

Rumus elektronik ABZ atom nitrogen adalah 2s 2 2p 3, yaitu mempunyai tiga elektron tidak berpasangan yang berikatan kovalen dengan tiga atom hidrogen (1s 1) yang masing-masing mempunyai satu elektron valensi. Dalam hal ini, molekul amonia NH 3 terbentuk, di mana pasangan elektron bebas nitrogen dipertahankan. Jika proton hidrogen (1s 0), yang tidak memiliki elektron, mendekati molekul ini, maka nitrogen akan mentransfer pasangan elektronnya (donor) ke orbital atom hidrogen (akseptor), sehingga terbentuk ion amonium. Di dalamnya, setiap atom hidrogen dihubungkan ke atom nitrogen melalui pasangan elektron yang sama, salah satunya diterapkan melalui mekanisme donor-akseptor. Penting untuk dicatat bahwa ikatan H-N yang dibentuk melalui mekanisme berbeda tidak memiliki perbedaan sifat. Fenomena ini disebabkan oleh fakta bahwa pada saat pembentukan ikatan, orbital elektron 2s dan 2p atom nitrogen berubah bentuk. Hasilnya, muncul empat orbital dengan bentuk yang persis sama.

Donor biasanya adalah atom dengan jumlah elektron yang banyak, tetapi dengan jumlah elektron yang tidak berpasangan yang sedikit. Untuk unsur periode II, selain atom nitrogen, kemungkinan seperti itu tersedia untuk oksigen (dua pasangan elektron bebas) dan fluor (tiga pasangan elektron bebas). Misalnya, ion hidrogen H + dalam larutan air tidak pernah dalam keadaan bebas, karena ion hidronium H 3 O + selalu terbentuk dari molekul air H 2 O dan ion H + terdapat di semua larutan air , meskipun untuk kemudahan penulisan tetap dipertahankan simbol H+.

3.3.5 Ikatan hidrogen. Sebuah atom hidrogen yang terikat dengan unsur yang sangat elektronegatif (nitrogen, oksigen, fluor, dll.), yang “menarik” pasangan elektron yang sama ke dirinya sendiri, mengalami kekurangan elektron dan memperoleh muatan positif yang efektif. Oleh karena itu, ia dapat berinteraksi dengan pasangan elektron bebas dari atom elektronegatif lain (yang memperoleh muatan negatif efektif) dari molekul yang sama (ikatan intramolekul) atau molekul lain (ikatan antarmolekul). Akibatnya timbullah ikatan hidrogen , yang secara grafis ditunjukkan dengan titik:

Ikatan ini jauh lebih lemah dibandingkan ikatan kimia lainnya (energi pembentukannya adalah 10 – 40 kJ/mol) dan sebagian besar bersifat elektrostatis, sebagian bersifat donor-akseptor.

Ikatan hidrogen memainkan peran yang sangat penting dalam makromolekul biologis, seperti senyawa anorganik seperti H 2 O, H 2 F 2, NH 3. Misalnya, ikatan O-H dalam H2O bersifat polar, dengan kelebihan muatan negatif – pada atom oksigen. Sebaliknya, atom hidrogen memperoleh muatan positif kecil  + dan dapat berinteraksi dengan pasangan elektron bebas atom oksigen dari molekul air tetangga.

Interaksi antar molekul air ternyata cukup kuat, bahkan dalam uap air pun terdapat dimer dan trimer komposisi (H 2 O) 2, (H 2 O) 3, dan seterusnya. Dalam larutan, rantai panjang asosiasi dari jenis ini dapat muncul:

karena atom oksigen mempunyai dua pasang elektron bebas.

Adanya ikatan hidrogen menjelaskan tingginya titik didih air, alkohol, dan asam karboksilat. Karena ikatan hidrogen, air mempunyai suhu leleh dan titik didih yang tinggi dibandingkan dengan H 2 E (E = S, Se, Te). Jika tidak ada ikatan hidrogen, maka air akan meleleh pada suhu –100 °C dan mendidih pada suhu –80 °C. Kasus asosiasi yang umum diamati untuk alkohol dan asam organik.

Ikatan hidrogen dapat terjadi baik antara molekul yang berbeda maupun di dalam suatu molekul jika molekul tersebut mengandung gugus yang memiliki kemampuan donor dan akseptor. Misalnya, ikatan hidrogen intramolekullah yang memainkan peran utama dalam pembentukan rantai peptida, yang menentukan struktur protein. Ikatan H mempengaruhi sifat fisik dan kimia suatu zat.

Atom unsur lain tidak membentuk ikatan hidrogen , karena gaya tarik-menarik elektrostatis dari ujung dipol ikatan polar yang berlawanan (OH, N-H, dll.) agak lemah dan hanya bekerja pada jarak pendek. Hidrogen, yang memiliki jari-jari atom terkecil, memungkinkan dipol-dipol tersebut berada begitu dekat sehingga gaya tarik-menarik menjadi nyata. Tidak ada unsur lain dengan jari-jari atom besar yang mampu membentuk ikatan seperti itu.

3.3.6 Gaya interaksi antarmolekul (gaya van der Waals). Pada tahun 1873, ilmuwan Belanda I. Van der Waals mengemukakan bahwa ada gaya yang menimbulkan gaya tarik menarik antar molekul. Gaya-gaya ini kemudian disebut gaya van der Waals – jenis ikatan antarmolekul yang paling universal. Energi ikatan van der Waals lebih kecil dari ikatan hidrogen dan berjumlah 2–20 kJ/∙mol.

Tergantung pada metode terjadinya, gaya dibagi menjadi:

1) orientasi (dipol-dipol atau ion-dipol) - terjadi antara molekul polar atau antara ion dan molekul polar. Ketika molekul-molekul polar saling mendekat, mereka mengorientasikan dirinya sehingga sisi positif dari satu dipol berorientasi ke sisi negatif dipol lainnya (Gambar 10).

2) induksi (dipol - dipol terinduksi atau dipol terinduksi ion) - muncul antara molekul atau ion polar dan molekul non-polar, tetapi mampu melakukan polarisasi. Dipol dapat mempengaruhi molekul non-polar, mengubahnya menjadi dipol terinduksi (terinduksi). (Gambar 11).

3) dispersif (dipol terinduksi - dipol terinduksi) - muncul antara molekul non-polar yang mampu melakukan polarisasi. Dalam setiap molekul atau atom gas mulia, terjadi fluktuasi kerapatan listrik, yang mengakibatkan munculnya dipol sesaat, yang pada gilirannya menginduksi dipol sesaat pada molekul tetangga. Pergerakan dipol sesaat menjadi konsisten, kemunculan dan peluruhannya terjadi secara serempak. Akibat interaksi dipol sesaat, energi sistem berkurang (Gambar 12).

NH3 adalah salah satu bahan kimia yang paling terkenal dan berguna. Ini telah diterapkan secara luas dalam industri pertanian dan sekitarnya. Ini dibedakan oleh sifat kimianya yang unik, sehingga digunakan di berbagai industri.

Apa itu NH3

NH 3 diketahui bahkan oleh orang-orang kimia yang paling bodoh sekalipun. Itu amonia. Amonia (NH 3) disebut juga hidrogen nitrida dan, dalam kondisi normal, merupakan gas tidak berwarna dengan bau yang khas dari zat ini. Perlu juga dicatat bahwa gas NH 3 (disebut amonia) hampir dua kali lebih ringan dari udara!

Selain gas, dapat berupa cairan pada suhu sekitar 70°C atau dalam bentuk larutan (larutan amonia). Ciri khas NH 3 cair adalah kemampuannya untuk melarutkan logam dari subkelompok utama golongan I dan II dari tabel unsur D.I. Mendeleev (yaitu logam alkali dan alkali tanah), serta magnesium, aluminium, europium. dan ytterbium. Berbeda dengan air, amonia cair tidak berinteraksi dengan unsur-unsur di atas, tetapi justru bertindak sebagai pelarut. Sifat ini memungkinkan logam diisolasi dalam bentuk aslinya dengan menguapkan pelarut (NH 3). Pada gambar di bawah ini Anda dapat melihat seperti apa bentuk natrium yang dilarutkan dalam amonia cair.

Seperti apa amonia jika dilihat dari ikatan kimianya?

Diagram amonia (NH 3) dan struktur spasialnya paling jelas ditunjukkan oleh piramida segitiga. Bagian atas “piramida” amonia adalah atom nitrogen (disorot dengan warna biru), seperti dapat dilihat pada gambar di bawah.

Atom-atom dalam zat yang disebut amonia (NH 3) disatukan oleh ikatan hidrogen, seperti halnya molekul air. Namun sangat penting untuk diingat bahwa ikatan pada molekul amonia lebih lemah dibandingkan pada molekul air. Hal ini menjelaskan mengapa titik leleh dan titik didih NH 3 lebih rendah jika dibandingkan dengan H 2 O.

Sifat kimia

2 metode yang paling umum untuk menghasilkan zat NH 3 disebut amonia. Industri ini menggunakan apa yang disebut proses Haber, yang intinya adalah mengikat nitrogen udara dan hidrogen (diperoleh dari metana) dengan melewatkan campuran gas-gas ini pada tekanan tinggi di atas katalis yang dipanaskan.

Di laboratorium, sintesis amonia paling sering didasarkan pada interaksi amonium klorida pekat dengan natrium hidroksida padat.

Mari kita lanjutkan ke pemeriksaan langsung sifat kimia NH3.

1) NH 3 bertindak sebagai basa lemah. Oleh karena itu persamaan berikut menggambarkan interaksi dengan air:

NH 3 + H 2 O = NH4 + + OH -

2) Sifat dasar NH 3 juga didasarkan pada kemampuannya untuk bereaksi dengan asam dan membentuk garam amonium yang sesuai:

NH3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 (amonium nitrat)

3) Sebelumnya dikatakan bahwa sekelompok logam tertentu larut dalam amonia cair. Namun, beberapa logam juga tidak hanya mampu melarutkan, tetapi juga membentuk senyawa dengan NH 3 yang disebut Amida:

Na (tv) + NH3 (g) = NaNH 2 + H 2

Na (padat) + NH3 (l) = NaNH 2 + H 2 (reaksi dilakukan dengan adanya besi sebagai katalis)

4) Ketika NH 3 berinteraksi dengan logam Fe 3+, Cr 3+, Al 3+, Sn 4+, Sn 2+, terbentuk hidroksida logam dan kation amonium yang sesuai:

Fe 3+ + NH 3 + H 2 O = Fe(OH) 3 + NH 4 +

5) Hasil interaksi NH 3 dengan logam Cu 2+, Ni 2+, Co 2+, Pd 2+, Pt 2+, Pt 4+ paling sering merupakan kompleks logam yang bersesuaian:

Cu 2+ + NH 3 + H 2 O = Cu(OH) 2 + NH 4 +

Cu(OH) 2 + NH 3 = 2 + + OH -

Pembentukan dan jalur selanjutnya NH3 dalam tubuh manusia

Diketahui bahwa asam amino merupakan bagian integral dari proses biokimia dalam tubuh manusia. Mereka adalah sumber utama NH 3, suatu zat yang disebut amonia, hasil deaminasi oksidatifnya (paling sering). Sayangnya, amonia bersifat racun bagi tubuh manusia; ia dengan mudah membentuk kation amonium (NH 4 +) yang disebutkan di atas, yang terakumulasi di dalam sel. Selanjutnya, siklus biokimia yang paling penting melambat, dan akibatnya, tingkat ATP yang dihasilkan menurun.

Tidak sulit untuk menebak bahwa tubuh membutuhkan mekanisme untuk mengikat dan menetralkan NH3 yang dilepaskan. Diagram di bawah menunjukkan sumber dan beberapa produk pengikat amonia dalam tubuh manusia.

Jadi, singkatnya, amonia dinetralkan melalui pembentukan bentuk transpornya di jaringan (misalnya, glutamin dan alanin), melalui ekskresi melalui urin, melalui biosintesis urea, yang merupakan cara alami utama untuk menetralkan NH 3 pada manusia. tubuh.

Penerapan NH3 - zat yang disebut amonia

Di zaman modern, amonia cair adalah pupuk nitrogen paling pekat dan termurah, yang digunakan di bidang pertanian untuk amoniasi tanah kasar dan gambut. Ketika amonia cair ditambahkan ke dalam tanah, jumlah mikroorganisme meningkat, tetapi tidak ada akibat negatif, seperti misalnya dari pupuk padat. Gambar di bawah menunjukkan salah satu kemungkinan instalasi untuk mencairkan gas amonia menggunakan nitrogen cair.

Saat amonia cair menguap, ia menyerap banyak panas dari lingkungan dan menyebabkan pendinginan. Properti ini digunakan dalam unit pendingin untuk menghasilkan es buatan saat menyimpan produk makanan yang mudah rusak. Selain itu, digunakan untuk membekukan tanah selama pembangunan struktur bawah tanah. Larutan amonia dalam air digunakan dalam industri kimia (merupakan pelarut non-air industri), praktik laboratorium (misalnya, sebagai pelarut dalam produksi elektrokimia produk kimia), obat-obatan dan keperluan rumah tangga.

Pertama-tama, mari kita perhatikan struktur molekul amonia NH 3. Seperti yang telah Anda ketahui, pada tingkat energi terluar, atom nitrogen mengandung lima elektron, tiga di antaranya tidak berpasangan. Merekalah yang berpartisipasi dalam pembentukan tiga ikatan kovalen dengan tiga atom hidrogen selama pembentukan molekul amonia NH 3.

Tiga pasangan elektron yang sama bergeser ke arah atom nitrogen yang lebih elektronegatif, dan karena molekul amonia berbentuk piramida segitiga (Gbr. 128), akibat perpindahan pasangan elektron, muncul dipol, yaitu molekul dengan dua tiang.

Beras. 128.
Struktur molekul amonia

Molekul amonia (dalam amonia cair) berinteraksi melalui ikatan satu sama lain:

Jenis ikatan kimia antarmolekul khusus ini, seperti yang telah Anda ketahui, disebut ikatan hidrogen.

Amonia adalah gas tidak berwarna dengan bau menyengat, hampir dua kali lebih ringan dari udara. Amonia tidak boleh dihirup dalam jangka waktu lama karena beracun. Gas ini mudah mencair pada tekanan normal dan suhu -33,4 °C. Ketika amonia cair menguap dari lingkungan, banyak panas yang diserap, itulah sebabnya amonia digunakan dalam unit pendingin.

Amonia sangat larut dalam air: pada suhu 20 °C, sekitar 710 volume amonia larut dalam 1 volume air (Gbr. 129). Larutan amonia dalam air yang pekat (25% berat) disebut amonia berair atau air amonia, dan larutan amonia 10% yang digunakan dalam pengobatan dikenal sebagai amonia. Dalam larutan amonia berair, senyawa lemah terbentuk - amonia hidrat NH 3 H 2 O.

Beras. 129.
“Air mancur amonia” (melarutkan amonia dalam air)

Jika Anda menambahkan beberapa tetes fenolftalein ke dalam larutan amonia, larutan akan berubah warna menjadi merah tua, yang menunjukkan lingkungan basa. Reaksi basa larutan amonia berair dijelaskan oleh adanya ion hidroksida OH -:

Jika larutan amonia yang diwarnai dengan fenolftalein dipanaskan, warnanya akan hilang (mengapa?).

Percobaan laboratorium No.30
Mempelajari sifat-sifat amonia

Amonia bereaksi dengan asam membentuk garam amonium. Interaksi ini dapat diamati pada percobaan berikut: dekatkan batang kaca atau kaca yang dibasahi dengan larutan amonia ke batang atau kaca lain yang dibasahi asam klorida - akan muncul asap putih tebal (Gbr. 130):

Beras. 130.
"Asap tanpa api"

Maka percayalah setelah pepatah ini bahwa tidak ada asap jika tidak ada api.

Baik larutan amonia dan garam amonium dalam air mengandung ion khusus - kation amonium NH + 4, yang berperan sebagai kation logam. Ion amonium terbentuk sebagai hasil pembentukan ikatan kovalen antara atom nitrogen yang memiliki pasangan elektron bebas (tunggal) dan kation hidrogen, yang berpindah ke amonia dari molekul asam atau air:

Ketika ion amonium terbentuk, donor pasangan elektron bebas adalah atom nitrogen dalam amonia, dan akseptornya adalah kation hidrogen dari asam atau air.

Sifat kimia amonia lainnya dapat Anda prediksi sendiri jika memperhatikan bilangan oksidasi atom nitrogen yang ada di dalamnya, yaitu -3. Tentu saja, amonia adalah zat pereduksi yang paling kuat, yaitu atom nitrogennya hanya dapat melepaskan elektron, tetapi tidak dapat menerimanya. Jadi, amonia dapat dioksidasi menjadi nitrogen bebas (tanpa partisipasi katalis):

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O,

atau menjadi nitrogen oksida (II) (dengan adanya katalis):

Dalam industri, amonia diproduksi melalui sintesis dari nitrogen dan hidrogen (Gbr. 131).

Beras. 131.
Instalasi industri (a) dan skema produksi industri amonia (b)

Di laboratorium, amonia diperoleh dengan aksi kapur mati Ca(OH) 2 pada garam amonium, paling sering amonium klorida:

Gas dikumpulkan dalam bejana yang terbalik, dan dikenali dari baunya, atau dari warna biru kertas lakmus merah basah, atau dari munculnya asap putih ketika tongkat yang dibasahi dengan asam klorida dimasukkan.

Amonia dan garamnya banyak digunakan dalam industri dan teknologi, pertanian, dan kehidupan sehari-hari. Area penerapan utama mereka ditunjukkan pada Gambar 132.

Beras. 132.
Penerapan garam amonia dan amonium:
1.2 - di unit pendingin; 3 - produksi pupuk mineral; 4 - produksi asam nitrat; 5 - untuk menyolder; 6 - produksi bahan peledak; 7 - dalam pengobatan dan kehidupan sehari-hari (amonia)

Kata-kata dan konsep baru

1. Struktur molekul amonia.
2. Ikatan hidrogen.
3. Sifat amonia: interaksi dengan air, asam dan oksigen.
4. Mekanisme donor-akseptor untuk pembentukan ion amonium.
5. Menerima, mengumpulkan dan mengenali amonia.

.

Anda tahu bahwa atom dapat bergabung satu sama lain untuk membentuk zat sederhana dan kompleks. Dalam hal ini, berbagai jenis ikatan kimia terbentuk: ionik, kovalen (non-polar dan polar), logam dan hidrogen. Salah satu sifat paling penting dari atom suatu unsur yang menentukan jenis ikatan apa yang terbentuk di antara mereka - ionik atau kovalen - Ini adalah keelektronegatifan, mis. kemampuan atom dalam suatu senyawa untuk menarik elektron.

Penilaian kuantitatif bersyarat terhadap keelektronegatifan diberikan oleh skala keelektronegatifan relatif.

Dalam periode, terdapat kecenderungan umum bahwa keelektronegatifan unsur meningkat, dan dalam golongan, terjadi penurunan. Unsur-unsur disusun dalam suatu rangkaian menurut keelektronegatifannya, yang menjadi dasar perbandingan keelektronegatifan unsur-unsur yang terletak pada periode yang berbeda.

Jenis ikatan kimia bergantung pada seberapa besar perbedaan nilai keelektronegatifan atom-atom penghubung unsur-unsurnya. Semakin besar perbedaan keelektronegatifan atom-atom unsur yang membentuk ikatan, semakin polar ikatan kimianya. Tidak mungkin menarik batas yang tegas antara jenis-jenis ikatan kimia. Pada sebagian besar senyawa, jenis ikatan kimianya adalah perantara; misalnya, ikatan kimia kovalen yang sangat polar dekat dengan ikatan ionik. Bergantung pada kasus pembatas mana yang sifat ikatan kimianya lebih dekat, ikatan tersebut diklasifikasikan sebagai ikatan polar ionik atau kovalen.

Ikatan ionik dibentuk oleh interaksi atom-atom yang keelektronegatifannya sangat berbeda satu sama lain. Misalnya, logam khas litium (Li), natrium (Na), kalium (K), kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) membentuk ikatan ionik dengan nonlogam khas, terutama halogen.

Selain logam alkali halida, ikatan ionik juga terbentuk pada senyawa seperti alkali dan garam. Misalnya, dalam natrium hidroksida (NaOH) dan natrium sulfat (Na 2 SO 4) ikatan ionik hanya ada antara atom natrium dan oksigen (ikatan sisanya adalah kovalen polar).

Ketika atom-atom dengan keelektronegatifan yang sama berinteraksi, molekul-molekul dengan ikatan kovalen nonpolar terbentuk. Ikatan seperti itu terdapat pada molekul zat sederhana berikut: H 2, F 2, Cl 2, O 2, N 2. Ikatan kimia dalam gas-gas ini terbentuk melalui pasangan elektron bersama, yaitu. ketika awan elektron yang bersangkutan tumpang tindih, karena interaksi elektron-nuklir, yang terjadi ketika atom saling mendekat.

Saat menyusun rumus elektronik suatu zat, harus diingat bahwa setiap pasangan elektron yang sama adalah gambaran kondisional dari peningkatan kerapatan elektron yang dihasilkan dari tumpang tindih awan elektron yang sesuai.

Ketika atom berinteraksi, nilai keelektronegatifan berbeda, tetapi tidak tajam, pasangan elektron bersama berpindah ke atom yang lebih elektronegatif. Ini adalah jenis ikatan kimia yang paling umum, ditemukan pada senyawa anorganik dan organik.

Ikatan kovalen juga sepenuhnya mencakup ikatan yang dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor, misalnya pada ion hidronium dan amonium.

Sambungan logam.

Ikatan yang terbentuk akibat interaksi elektron yang relatif bebas dengan ion logam disebut ikatan logam. Jenis ikatan ini merupakan karakteristik zat sederhana - logam.

Inti dari proses pembentukan ikatan logam adalah sebagai berikut: atom logam dengan mudah melepaskan elektron valensinya dan berubah menjadi ion bermuatan positif. Elektron yang relatif bebas terlepas dari atom berpindah di antara ion logam positif. Ikatan logam muncul di antara mereka, mis. elektron seolah-olah menyatukan ion positif dari kisi kristal logam.

Ikatan hidrogen.

Ikatan yang terbentuk antara atom hidrogen dari satu molekul dan atom dari unsur yang sangat elektronegatif(PADA,N,F) molekul lain disebut ikatan hidrogen.

Pertanyaan yang mungkin timbul: mengapa hidrogen membentuk ikatan kimia yang begitu spesifik?

Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa jari-jari atom hidrogen sangat kecil. Selain itu, ketika satu-satunya elektronnya digantikan atau disumbangkan sepenuhnya, hidrogen memperoleh muatan positif yang relatif tinggi, yang menyebabkan hidrogen dari satu molekul berinteraksi dengan atom unsur elektronegatif yang memiliki muatan negatif parsial yang masuk ke dalam komposisi molekul lain (HF). , H 2 O, NH 3) .

Mari kita lihat beberapa contoh. Komposisi air biasanya kita nyatakan dengan rumus kimia H 2 O. Namun hal ini tidak sepenuhnya akurat. Komposisi air akan lebih tepat dinyatakan dengan rumus (H 2 O)n, di mana n = 2,3,4, dst. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa masing-masing molekul air terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen .

Ikatan hidrogen biasanya dilambangkan dengan titik. Ikatan ini jauh lebih lemah dibandingkan ikatan ionik atau kovalen, namun lebih kuat dibandingkan interaksi antarmolekul biasa.

Adanya ikatan hidrogen menjelaskan peningkatan volume air dengan penurunan suhu. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ketika suhu menurun, molekul menjadi lebih kuat dan oleh karena itu kepadatan “pengemasan” mereka menurun.

Ketika mempelajari kimia organik, muncul pertanyaan berikut: mengapa titik didih alkohol jauh lebih tinggi daripada hidrokarbon yang bersangkutan? Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa ikatan hidrogen juga terbentuk antar molekul alkohol.

Peningkatan titik didih alkohol juga terjadi karena pembesaran molekulnya.

Ikatan hidrogen juga merupakan karakteristik dari banyak senyawa organik lainnya (fenol, asam karboksilat, dll.). Dari mata kuliah kimia organik dan biologi umum, Anda mengetahui bahwa adanya ikatan hidrogen menjelaskan struktur sekunder protein, struktur heliks ganda DNA, yaitu fenomena saling melengkapi.