L'amoniacu ye un compuestu químicu de nitróxenu cola fórmula química NH3. Ye un gas incoloru con un carauterísticu golor repulsivo. L'amoniacu contribúi significativamente a les necesidaes nutricionales de los organismos terrestres por ser un precursor de fertilizantes. Direuta o indireutamente, l'amoniacu ye tamién un elementu importante pa la síntesis de munchos fármacos y ye usáu en diversos productos comerciales de llimpieza. Magar el so gran usu, l'amoniacu ye cáusticu y peligrosu. La producción industrial del amoniacu en 2012 foi de 198 000 000 tonelaes, lo qu'equival a un 35 % de medría con respectu al añu 2006, con 146 500 000 tonelaes.
El NH3 fierve a los -33.34 °C a una presión d'una atmósfera, esto ayuda a que pueda caltenese n'estáu líquidu, so presión a temperatures baxes. Sicasí, a temperatures mayores a 405.5 K (temperatura crítico) nengún aumentu na presión va producir la condensación d'esti gas. Si la presión aumenta percima del valor críticu de 111.5 atm, cualquier aumentu percima d'esti valor aumenta la compresión de les molécules del gas, pero nun se forma una fase líquida definida. L'amoniacu casero o hidróxidu d'amoniu ye una solución de NH3 n'agua. La concentración de dicha solución ye midida n'unidaes de la Escala Baumé, con 26 graos baumé (cerca del 30 % por pesu d'amoniacu) como concentración típica del productu comercial.
Según la teoría de repulsión ente pares d'electrones de la capa de valencia, los pares electrónicos de valencia del nitróxenu na molécula empobinar escontra los vértices d'un tetraedru, distribución carauterística cuando esiste hibridación sp³. Esiste un par solitariu, polo que la xeometría de la molécula ye piramidal trigonal (grupu puntual de simetría C3v). En disolución aguacienta puede portase como una base y formase el ión amoniu, NH4+, con un átomu d'hidróxenu en cada vértiz d'un tetraedru.
L'amoniacu, a temperatura ambiente, ye un gas incoloru de golor bien caltriante y cheirientu. Produzse naturalmente por descomposición de la materia orgánico y tamién se fabrica industrialmente. Ye fácilmente soluble y evapórase rápido. Xeneralmente viéndese en forma líquida.
La cantidá d'amoniacu producíu industrialmente cada añu ye cuasi igual a la producida pola naturaleza. L'amoniacu ye producíu naturalmente nel suelu por bacteries, por plantes y animales en descomposición y por refugayes animales. L'amoniacu ye esencial pa munchos procesos biolóxicos.
La mayor parte (más del 80 %) del amoniacu producíu en plantes químiques ye usáu pa fabricar abonos y pa la so aplicación direuta como abonu. El restu ye usáu en testiles, plásticos, esplosivos, na producción de magaya y papel, alimentos y bébores, productos de llimpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. Tamién s'usa en sales arumosos.
Pol so pH alcalín, ye capaz de reaccionar con ácidos produciendo sales d'amoniu.
El so nome foi dau pol químicu suecu Torbern Bergman al gas llográu nos depósitos de sal cerca del templu d'Amón, n'Exiptu y vien del griegu, ammōniakón, que significa lo perteneciente a Amón.
Apaición natural L'amoniacu atópase en pequeñes cantidaes na atmósfera, siendo producíu pola podrizu de la materia nitrogenada proveniente de plantes y animales. L'amoniacu y sales d'amoniu tamién s'atopen en pequeñes cantidaes na agua de lluvia, onde'l cloruru d'amoniu y sulfatu d'amoniu atópase en zones volcániques; los cristales de bicarbonatu d'amoniu atopáronse na Patagonia, nel guanu. El reñón secreta amoniacu pa neutralizar l'escesu d'ácidu. Los sales d'amoniacu atópense distribuyíes al traviés de suelu fértil y nel océanu. L'amoniacu tamién s'atopa n'otres partes del sistema solar: en Marte, Xúpiter, Saturnu, Uranu, Neptunu y Plutón. Les sustancies que contienen amoniacu, o aquelles que son similar a él, llámense amoniacales.
Propiedaes L'amoniacu ye un gas incoloro con un golor desagradable. Ye más llixeru que l'aire, la so densidá ye 0.589 vegaes la del aire de l'atmósfera. Entiéstase fácilmente polos sos fuertes pontes d'hidróxenu ente les molécules; el líquidu fierve a -33.3 °C y conxélase a los -77.7 °C en cristales blancos.
L'amoniacu puédese desodorizar fácilmente reaccionando con bicarbonatu de sodiu o ácidu acético. Dambes reaiciones formen sales d'amoniacu ensin golor.
Sólidu
La simetría del cristal ye cúbicu, el so símbolu pearson ye CP16, grupu espacial P 213 Non.198, constante de rede 0.5125 nm.
Líquidu
L'amoniacu líquido tien fuertes fuercies ionizantes reflexando la so alta constante dieléctrica de 22. L'amoniacu líquido tien una bien alta entalpía de vaporización (23.35 kJ/mol, cf. agua 40.65 kJ/mol, metanu 8.19 kJ/mol, fosfina 14.6 kJ/mol) y puede ser usáu en llaboratorios en vasos ensin aisllar ensin refrigeración.
Solubilidá n'agua
L'amoniacu ye miscible con agua. Nuna solución aguacienta puede dixebrase por ebullición. La solución aguacienta d'amoniacu ye una base. La concentración máxima d'amoniacu n'agua tien una densidá de 0.880 g/cm³ (880 kg/m³) y ye frecuentemente conocíu como 'amoniacu 0.880'.
L'amoniacu casero o hidróxidu d'amoniu ye una solución de NH3 n'agua. La concentración de dicha solución ye midida n'unidaes de la Escala Baumé, con 26 graos baumé (cerca del 30 % por pesu d'amoniacu) como concentración típica del productu comercial.³
Combustión L'amoniacu nun se quemar nin sostién la combustión por sigo mesmu, sacante n'amiestos de combustible col 15 a 25 % d'aire. Cuando s'entemez con oxíxenu quemar con una llapada de color verde amarellentáu maciu. A alta temperatura y na presencia d'un catalizador, l'amoniacu descomponer nos sos elementos constituyentes. La combustión asocede cuando la clorina pasa a amoniu, formando nitróxenu y cloruru d'hidróxenu; si la clorina esta por demás, fórmase l'esplosivu tricloruro de nitróxenu (NCl3).
Estructura La molécula d'amoniacu tien una forma trigonal piramidal, como lo prediz la teoría de repulsión de los pares d'electrones de la capa de valencia, con un ángulu d'enllaz determináu de 106.7º.CRC Handbook of Chemistry and Physics, 94th ed. http://www.hbcpnetbase.com . Page 9-26. Retrieved June 18, 2013. L'átomu central de nitróxenu tien cinco electrones esternos con un electrón adicional de cada átomu d'hidróxenu. Esto da un total d'ocho electrones, o cuatro pares d'electrones que son afaen tetraédricamente. Trés d'esos pares d'electrones úsense como enllaces pares, lo que dexa un par d'electrones llibres. Esti par repele más fuertemente los pares d'enllaces, entós l'ángulu del enllaz nun ye de 109.5º como s'esperaría por un acomodu tetraedral, sinón de 106.7º. L'átomu de nitróxenu na molécula tien un par d'electrones llibres, lo cual provoca que l'amoniacu seya una base, aceptador de protones. Esta forma da-y a la molécula un momentu dipolo y facer una molécula polar. La polaridá de la molécula y, especialmente, la so habilidá pa formar pontes d'hidróxenu, fai que l'amoniacu seya altamente miscible n'agua. L'amoniacu ye moderadamente básicu, una solución aguacienta a 1 M tien un pH de 11.6 y si un ácidu fuerte ye amestáu a la solución hasta que la solución algame un pH neutral de (pH=7), 99.4 %, les molécules amoniacu se protonan. La temperatura y el salín tamién afecten la proporción de NH4+. Lo resultante tien una forma regular y ye isoelectrónico con metanu.
La molécula d'amoniacu fácilmente esperimenta inversión del nitróxenu a temperatura ambiente; una analoxía útil ye que cuando una sombriella xira al aviesu nun fuerte vientu. La barrera d'enerxía a esta inversión ye de 24.7 kJ/mol, y la frecuencia resonante ye de 23.79 Hz, correspondiente a la radiación d'un microondes con una llonxitú d'onda de 1.260 cm. L'absorción a esta frecuencia foi la primera espectroscopia de microondes reparada.
Anfotericidad Una de les carauterístiques más importantes del amoniacu ye'l so basicidad. L'amoniacu ye consideráu una base débil. Combinar con ácidos pa formar sales; con ácidu clorhídrico forma cloruru d'amoniu; con ácidu nítrico, nitratu d'amoniu, etc. Comoquier, l'amoniacu perfectamente ensugo nun se combina con cloruru d'hidróxenu dafechu secu; l'agua ye necesaria por que se lleve a cabu la reaición Como una demostración del esperimentu, les botelles abiertes con amoniacu concentrao y ácidu clorhídrico producen nubes de cloruru d'amoniu, que paecen salir "de la nada" mientres los sales formen onde s'atopen los dos nubes d'espardimientu de les molécules, ente los dos botelles.
NH3 + HCl → NH4Cl
Los sales producíos por aición del amoniacu n'ácidos son conocíos como compuestu d'amoniu, que contienen l'ión d'amoniu. (NH4+).
Anque l'amoniacu ye conocíu como base débil, tamién funciona como un ácidu bien débil. Ye una sustancia prótica si ye capaz de formar aminas (les cualos contienen l'ión nH2− ). Por casu, el litiu disueltu n'amoniacu líquido pa dar una solución de litiu amina.
Li + NH3 → LiNH2 + ½ H2
Autu disociación Según l'agua, l'amoniacu sufre autoionización molecular pa formar les sos bases y ácidos conxugaos.
2 (aq) (aq) + (aq) En presión y temperatura estándar, K=[][] = 10
Combustión La combustión del amoniacu da nitróxenu y agua ye una reaición exotérmica:
4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O (g) (ΔH°r = −1267.20 kJ/mol)
El poder caloríficu, ΔH°c, espresáu por mol d'amoniacu y formando condensación d'agua, ye -382.81 kJ/mol. El dinitrógeno ye'l productu termodinámicu d'una combustión del amoniacu: tolos óxidos de nitróxenu son inestables con al respective de N2 and O2, que ye'l principiu que ta detrás del convertíu catalíticu. Como sía, los óxidos de nitróxenu pueden ser formaos por productos cinéticos na presencia d'una catálisis apropiada, una reaición de gran importancia industrial na producción d'ácidu nítrico: 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
Una reaición subsecuente lleva NO2
2 NO + O2 → 2 NO2
La combustión d'amoniacu n'aire ye bien difícil na ausencia d'un catalizador, pos la temperatura de la llapada ye de normal menor que la d'encendíu del amiestu d'amoniacu con aire. El rangu inflamable del amoniacu nel aire ye del 16 % al 25 %.Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. p. 485. ISBN 0-08-022057-6.
Formación d'otros compuestos En química orgánica, l'amoniacu puede actuar como nucleófilo en reaiciones de sustitución nucleofílica. Pueden formase aminas pola reaición del amoniacu con haloalcanos, anque'l -NH2 resultando ye tamién nucleofílico y aminas secundaries y terciaries fórmense como subproductos. Un escesu d'amoniacu ayuda a embrivir sustituciones múltiples, y neutraliza a los haluros d'hidróxenos formaos. La metilamina ye preparada comercialmente pola reaición d'amoniacu con clorometano, y la reaición d'amoniacu con ácidu 2-bromopropanoico usóse pa preparar alanina racémica nun rendimientu al 70 %. La etanolamina preparar por una reaición d'oxidación con etilenu: la reaición dacuando dexa producir dietalonamina y trietalonamina.
Les amides pueden ser prepares por una reaición d'amoniacu con derivaos ácidos carboxílicos. El cloruru de acilo ye'l más reactivu, pero l'amoniacu tien de tar presente en siquier el doble pa neutralizar l'ácidu clorhídrico formáu. Los ésteres y anhídridos tamién reaccionen col amoniacu pa formar amidas. Los sales amoniu d'acedos carboxílicos pueden tar deshidratadas en amidas tanto tiempu que nun haya térmicamente grupos sensitivos presentes: temperatures de 150 °C a 200 °C son riquíes.
L'hidróxenu nel amoniacu puede ser reemplazáu por metales, asina'l magnesiu quema nel gas cola formación de nitratu de magnesiu Mg3N2, y cuando'l gas pasa sobre sodiu o potasiu sobre calecíu, sodamida, NaNH2, y potasamida, KNH2, fórmense. Onde necesariamente en nomenclatura IUPAC, prefierse "azano" como nome del anomíaco: polo tanto la cloramina llamaríase "cloroazano", non cloroamoníaco.