V tomto článku budeme mít bližší přístup k příkladům vodíkových vazeb:
Podívejme se na příklady vodíkových vazeb:
AMONIAK
Výskyt.
Stopy čpavku se vyskytují ve vzduchu kolem Země. V přírodě se vyrábí působením hnilobných a amonifikačních bakterií na dusíkaté organické látky, např. moč atd.
Kredit obrázku: Wikipedia
PŘÍPRAVA
Amoniak lze připravit následujícími způsoby:
- Rozkladem amonných solí žíravými alkáliemi nebo vápnem, např
- Snížením dusičnanů nebo dusitanů zinkem a louhem sodným.
- Dusičnany lze snadno redukovat alkáliemi a jemně práškovanou Devardovou slitinou (50 dílů Cu, 45 dílů Al, 5 dílů Zn).
Laboratorní příprava čpavku
Amoniak se připravuje v laboratoři zahříváním chloridu amonného s hašeným vápnem (v poměru 1:3) ve zkumavce z tvrdého skla. Vyvíjený plyn se suší průchodem přes věž naplněnou nehašeným vápnem a shromažďuje se vytlačováním vzduchu směrem dolů. Plyn, který je velmi rozpustný ve vodě, nemůže být zachycen přes vodu. Může se však shromažďovat přes rtuť.
Amoniak reaguje s kyselinou sírovou za vzniku síranu amonného, s chloridem vápenatým za vzniku CaCl8NHXNUMX as oxidem fosforečným za vzniku NHXNUMXPOXNUMX.
K sušení amoniaku tedy nelze použít kyselinu sírovou, chlorid vápenatý nebo oxid fosforečný.
Lze jej však pohodlně získat v laboratoři zahřátím určitého množství amoniaku.
První katalyzátor (jemně rozmělněné železo s molybdenem jako promotorem) je však široce používán.
V Německu byl použit tlak 200 atmosfér při 720-770 K, když byl výtěžek 15 procent. Toto se zvýšilo na 40 procent ve francouzském Claudově procesu, kde byl použit tlak asi 900 atmosfér při stejné teplotě.
Nečisté plyny otravují katalyzátor; použitý vodík a dusík proto musí být velmi čisté.
Směs dusíku a vodíku potřebná pro tento účel se také vyrábí průchodem směsi vodního plynu (CO + H2), generátorového plynu (N2 + CO) a páry přes zahřátý oxid železitý (katalyzátor) smíchaný s Cr2O3 (promotor) při teplotě 720 770 K. Oxid uhelnatý se oxiduje párou na oxid uhličitý, který se odstraňuje promytím plynu vodou při tlaku 25 atmosfér.
Přebytek přítomné páry snižuje rovnovážná koncentrace oxidu uhelnatého na minimum.
Odstranění katalytických jedů.
Přítomnost oxidu uhličitého, oxidu uhelnatého a stop sloučenin síry (H2S) otravuje katalyzátor. Odstranění těchto katalytických jedů je proto velmi důležité. Oxid uhličitý se odstraňuje, jak je uvedeno výše, rozpuštěním ve vodě za tlaku 10-50 atmosfér.
Oxid uhelnatý se odstraňuje promýváním plynu přes amonný roztok mravenčanu měďného nebo octanu, zatímco sirovodík se odstraňuje absorpcí v roztoku hydroxidu draselného pod tlakem.
Image Credit : Učebnice anorganické chemie od Sultan Chand a synové
Proces.
Schématický náčrt použitého závodu. Dusík získaný zkapalněním vzduchu je smíchán s 3násobkem jeho objemu čistého suchého vodíku a stlačen na tlak 200-350 atmosfér. Stlačená směs se vede přes katalyzátor udržovaný na teplotě asi 725-775 K v elektricky vyhřívané komoře.
Vytékající plyny obsahující asi 10-20 % čpavku o teplotě 375-475 K se při zkapalnění čpavku ochladí ve vodním chladiči. Zbytkové plyny obsahující 6-7 % amoniaku jsou recyklovány. Více amoniaku může kondenzovat chlazením na 253 K, když zbytkové plyny obsahují pouze 1.2 % amoniaku. Alternativně může být amoniak rozpuštěn ve vodě.
Amoniak se skladuje v ocelových nádržích nebo nádobách z litiny, hliníkového polyethylenu, pryže atd. Dopravuje se v ocelových lahvích nebo cisternových vozech konstruovaných tak, aby vydržely tlak par čpavku.
Toto je dnes nejlevnější a nejdůležitější způsob výroby čpavku. Schéma Haberova procesu je uvedeno na obr. 2. Obr
Image Credit : Učebnice anorganické chemie od Sultan Chand a synové
Testy na amoniak
Má charakteristický štiplavý zápach.
Vlhký červený lakmusový papír se barví do modra a vlhký kurkumový papírek hnědý.
Použití amoniaku
- Jako chladivo v ledových závodech.
- Při výrobě kyseliny dusičné tím Ostwaldův proces.
Hydrazin nebo diamid, NH2-NH2.
Hydrazin (mezi velmi důležité příklady vodíkových vazeb ) je hydrid dusíku, který lze připravit níže uvedeným způsobem:
Kredit obrázku: Wikipedia
Raschigova metoda.
Velmi silný (vodný roztok) amoniaku se zahřívá (téměř vaří) spolu s chlornanem (mělo by být přítomno i lepidlo v malém množství)
Lepidlo zažívá reakce za vzniku NHCl2 a NC3, případně odstraněním heavy metal ionty, které tyto reakce katalyzují. Reakce probíhá ve dvou fázích:
Oxidační stav atomů dusíku v molekule hydrazinu
je -2, tedy výše reakce představují oxidaci amoniaku.
V procesu destilace (frakční) získaná reakční směs obsahuje hydrazinhydrát. Získaný roztok se později ochladí a nechá reagovat s kyselinou sírovou (o které se říká, že je málo rozpustná) a oddělí se jako krystaly sraženiny.
Bezvodý hydrazin lze připravit zpracováním hydrazinsulfátu s kapalným amoniakem
síran amonný se vysráží téměř kvantitativně.
Síran amonný se odfiltruje a přebytek amoniaku se odstraní
nechá se odpařit a zůstane bezvodý hydrazin.
Snížením oxidu dusnatého.
Hydrazin připravíme reakcí siřičitanu draselného (který je nasycený – spolu s oxidem dusnatým a amalgámem sodným.
Vlastnosti.
Fyzický.
Hydrazin je v přírodě bezbarvý, má bod varu 386 K (také se říká, že je mísitelný s vodou). Bylo také pozorováno, že je rozpustný v alkoholu. Ještě jedna věc je, že absorbuje vlhkost (hygroskopická); proto je třeba s ním zacházet opatrně.
Pokud je nádoba ponechána otevřená, může kontaminovat látku. Roztok hydrazinu ve vodě má slabě alkalickou reakci. Rozpouští síru, selen, fosfor a arsen.
Chemical
Tvorba hydrátu. Je velmi rozpustný ve vodě, ze které lze připravit pevný hydrát N2H4.H20, ale nelze jej dehydratovat.
Rozklad. Při zahřívání se hydrazin rozkládá na amoniak a dusík.
Základní příroda. Hydrazin je slabá dikyselinová báze a může tvořit soli s jedním nebo dvěma ekvivalenty kyseliny.
Například kyselina chlorovodíková poskytuje dvě soli, a to hydrazinmonochlorid, NH2.NH3Cl a hydrazinchlorid, NH3CI. NH3Cl. Běžné jsou sloučeniny pouze prvního typu. Tyto základní vlastnosti mohou souviset s přítomností osamoceného páru na každém atomu dusíku.
Molekula hydrazinu má nesymetrickou strukturu, ve které se skupiny NH3 volně neotáčí. To je způsobeno tendencí nesdílených elektronových párů dostat se co nejdále od sebe.
použití
Hydrazin se používá jako a redukční činidlo.
Hydrazin NH2NH2 a jeho derivát fenylhydrazin, C6H5NHNH2, se používají jako činidla v organické chemii.
Používá se jako palivo pro rakety.
Přečtěte si více o: trojitý Bond Examples: Podrobné statistiky A fakta
Hydroxylamin, NH2OH.
Je to hydroxyhydrid dusíku a ve struktuře je příbuzný amoniaku; obecně se diskutuje spolu s hydridy dusíku. To bylo objeveno Lossenem v roce 1895.
Kredit : Wikipedie
PŘÍPRAVA
Snížením oxidu dusnatého.
Proud oxidu dusnatého prochází kyselinou chlorovodíkovou, ke které se přidá několik kousků cínu. Rodící se vodík uvolňovaný cínem a kyselina chlorovodíková redukuje oxid dusnatý na hydroxylamin, který zůstává v roztoku jako hydroxylamin hydrochlorid.
Cín se odstraní jako sirník průchodem sirovodíku a roztok se zfiltruje a odpaří do sucha. Zbytek hydrochloridu hydroxylaminu se destiluje s methoxidem sodným v methylalkoholu, když se získá volný hydroxylamin.
Chlorid sodný se odfiltruje a methylalkohol se oddělí destilací za sníženého tlaku.
Snížením kyseliny dusité.
Koncentrovaný roztok dusitan sodný se smíchá s roztokem uhličitanu sodnéhoa oxid siřičitý se zavádí do roztoku, dokud není kyselý, když se vyrábí sodná sůl kyseliny hydroxylamindisulfonové.
Roztok se nyní zahřeje se zředěnou kyselinou sírovou na 360 K, když se hydroxylamin sodný hydrolyzuje na hydroxylamoniumbisulfát.
Volná báze může být izolována přidáním vypočteného množství barytové vody, když se spojená kyselina sírová vysráží jako hydrogensíran barnatý.
Vlastnosti.
Fyzický.
Hydroxylamin je bílá krystalická pevná látka tající při 306 K a vroucí při 341 K při tlaku 20 mm. Ve vzduchu je téměř v kapalné formě a bylo zjištěno, že je rozpustný ve vodě (také v alkoholu a éteru).
Chemical
Stabilita – Oxidační stav N v NH2OH je – 1. Je velmi nestabilní a začíná se rozkládat (autooxidace, kdy se oxidační číslo dvou N-atomů NH2OH zvýší z –1 na nulový oxidační stav v N2 a druhé se sníží od -1 do -3 v NH3) na amoniak, dusík a vodu ještě před dosažením bodu tání.
Působení na halogeny
Exploduje s halogeny a redukuje je na odpovídající hydracidy.
Bromičnany a jodičnany na bromidy a jodidy
Použití:
Má mnoho použití, ale v dnešní době se používá jako činidlo (v organické chemii) pro mnoho reakcí. ( zejména pro identifikaci karbonylových sloučenin )
Přečtěte si více o: 5+ dvoulůžkových Příklady dluhopisů: Podrobné informace And Fakta
Kyselina hydrazoová, N3H.
Jedná se o další důležitý hydrid dusíku a na rozdíl od amoniaku a hydrazinu má kyselou povahu.
Příprava.
Kredit obrázku: Wikipedia
PŘÍPRAVA
Lze jej získat působením kyselina dusitá na hydrazin nebo jeho soli, např. hydrazinchlorid.
Nemovitosti
Fyzický
Kyselina hydrazoová je bezbarvá těkavá kapalina s vysoce nepříjemným zápachem. V přírodě je jedovatý. Při úderu nebo úderu prudce exploduje. Je to snadné rozpustný ve vodě a alkohol. Vře při 310 K a po ztuhnutí taje při 186 K.
Chemical
Snížení
Kyselina hydrazoová je redukována amalgámem sodným nebo jemně rozmělněnou platinou na amoniak nebo hydrazin.
Oxidace
Oxidační činidla, např. okyselený manganistan draselný atd., oxidují kyselinu na dusík a vodu.
Přečtěte si více o: Stereoselektivní vsereospecific: Detailed Postřehy a fakta
Problémy
Výše zmíněná chemická látka, která má velmi silný zápach a neměla by se užívat přímo, může být zdraví velmi nebezpečná?
Ans Amoniak
A chemical subvýše zmíněný postoj, který se používá hlavně při identifikaci skupin, jako je karbonyl?
Ans Hydroxylamin
Co je Devardova slitina?
Ans Skládá se z 50 dílů mědi, 45 dílů hliníku a 5 dílů zinku
