Obecná a anorganická chemie I

Hybridizace dusíku sp3

Pro laboratorní použití dodáván v tlakových lahvích nebo jako 30% roztok – NH3 (aq)

Acidobazické vlastnosti vodného roztoku: NH3 + H2O → NH3 (aq) → NH4+ + OH- slabá báze

V roztoku přítomné adukty NH3 ·H2O nikoli NH4OH

Autoprotolýza NH3 (l) 2 NH3 ⇄ NH4+ + NH2- (nevodné ionizující rozpouštědlo)

Výroba:

• Haber – Boschova syntéza:

  • N2 + 3H2 2NH3

  • H2 ze syntézního plynu

  • N2 ze vzduchu

  • Exotermní reakce (reakční entalpie - ΔH<0)

  • Nutnost použití katalyzátoru, zvýšené teploty a tlaku:

    • Katalýza na povrchu zrn Fe - adsorpce N2 a rozštěpení trojné vazby - postupná reakce s vodíkem na: nitrid → imid → amid → NH3

Příprava:

• Vytěsnění z amonných solí:

  • NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H2O

• Hydrolýza nitridů:

  • Ca3N2 + 6 H2O → 2 NH3 + 3 Ca(OH)2

• Redukce dusičnanu:

  • NO3- + 8 Al + 5 OH- +18 H2O→ 3 NH3 + 8 [Al(OH)4]-

Vlastnosti:

• Redukční účinky 3 CuO + 2 NH3 (g) → 3 Cu + N2 + 3 H2O 3 Cl2 + 2 NH3 (g) → N2 + 6 HCl

• S O2 za vysoké teploty: O2 + 4NH3 → 2 N2 + 6 H2O

• Za vysoké teploty a katalýzy: 5 O2 + 4 NH3 → 4 NO + 6 H2O

• Se silnějšími redukčními činidly: 2 Na + 2 NH3 → 2 NaNH2 + H2

Deriváty amoniaku:

• N2H4 (l) – hydrazin (diazan):

  • Redukční účinky silnější než NH3

  • Slabší zásada než NH3

  • Využití jako raketové palivo:

    • N2H4 + O2 → N2 + 2 H2O

  • redukční účinky N2H4 + 2 Ni2+ + 4 OH- → 2 Ni + N2 + 4 H2O (pokovování)

• HN3 (l) – azoimid:

  • Příprava:

    • N2H4 + HNO2 → HN3 + 2 H2O

  • Chemické vlastnosti:

    • Slabší kyselina HN3 + H2O → N3- + H3O+ (pKa = 4,77 ~ kys. octová)

    • Redukční účinky 4 HN3 + HNO2 → 6 N2 + N2O + 3 H2O

• NH2OH (s) – hydroxylamin:

  • Příprava:

    • Redukce NO, NO2 - , NO3 - vodíkem (kat. Pt, Pd) 2 NO + 3 H2 → 2 NH2OH

PH3 – fosfan:

• AO fosforu téměř nehybridizují - polarita vazby malá (∆χ = 0,05) ⇒ netvoří vodíkové vazby

• Nevýrazné acidobazické vlastnosti:

  • PH3 + H2O → PH4 + + OH- méně bazický než NH3 PH3 + H2O → PH2 - + H3O+ má i slabě kyselou reakci

• Silné redukční vlastnosti:

  • PH3 + 2 I2 + 2 H2O → H3PO2 + 4 HI

  • PH3 + 6 AgNO3 + 3 H2O → 6 Ag + H3PO3 + 6 HNO3

• Příprava:

  • Nelze připravit přímým slučováním:

    • Disproporcionace:

      • (P0, PI, PIII) P4 + 3 KOH + 3 H2O → PH3 (+P2H4 ) + 3 KH2PO2

      • 4 H3PO3 → PH3 + 3 H3PO4

    • Hydrolýza fosfidů:

      • Mg3P2 + 6 H2O → 2 PH3 + 3 Mg(OH)2

    • Vytěsnění z fosfoniových solí:

      • PH4I + KOH → PH3 + KI + H2O

„Anorganické“ uhlovodíky:

• CH4 (g) – methan:

  • Hlavní složka zemního plynu, také rozpuštěn v ropě

  • Většina CH4 je produktem „anaerobního“ dýchání mikrobů

  • Příprava:

    • Hydrolýza karbidů (methanidů):

      • Al4C3 + 12 H2O → 4 Al(OH)3 + 3 CH4

  • Výroba:

    • Ze zemního plynu rozklad uhlí a org. Látek

  • Vlastnosti a použití:

    • Palivo: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O syntéza organických látek

• C2H2 (g) – ethyn (acetylén):

  • Příprava:

    • Hydrolýza karbidů (acetylidy):

      • CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 - vodíkový atom má kyselé vlastnosti: H-CΞC-H + OH- = H-CΞC- + H2O