Степени окисления азота в нитрате аммония: строение, технология производства, свойства

Нитрат аммония (NH4NO 3) - это неорганическое соединение азота, которое широко используется в промышленности и сельском хозяйстве. Рассмотрим подробнее степени окисления азота в этом веществе.

Строение молекулы нитрата аммония

В состав нитрата аммония входят два атома азота с разными степенями окисления:

• Атом азота в катионе NH4+ имеет степень окисления -3
• Атом азота в анионе NO 3- имеет степень окисления +5

Таким образом, степени окисления азота в нитрате аммония равны -3 и +5.

Образование иона аммония NH4+

Ион аммония NH4+ образуется при взаимодействии аммиака NH3 с кислотой:

NH3 + H+ → NH4+

При этом атом азота отдает свою неподеленную электронную пару для образования ковалентной связи с атомом водорода протона. В результате его степень окисления понижается с -3 в аммиаке до -3 в ионе аммония.

Образование нитрат-иона NO 3−

Нитрат-ион NO 3− является кислотным остатком азотной кислоты HNO 3. При диссоциации HNO 3 на ионы атом азота окисляется кислородом до степени окисления +5.

N(+3) → N(+5) + 2e−

Таким образом, степень окисления азота в нитрат-ионе равна +5.

Итак, мы рассмотрели, что степени окисления азота в нитрате аммония равны -3 и +5. Эти значения определяют химические свойства данного соединения и его реакционную способность.

Применение нитрата аммония

Благодаря наличию азота в двух степенях окисления, нитрат аммония находит широкое применение:

1. Как азотное удобрение в сельском хозяйстве
2. Для производства взрывчатых веществ в горнодобывающей промышленности
3. В пищевой промышленности в качестве пищевой добавки (E502)
4. В производстве некоторых медицинских препаратов

Уникальные окислительно-восстановительные свойства нитрата аммония, обусловленные степенями окисления азота, делают это соединение весьма востребованным.

Технология производства нитрата аммония

Промышленное производство нитрата аммония основано на нейтрализации азотной кислоты газообразным или жидким аммиаком:

HNO 3 + NH3 → NH4NO 3

Полученный нитрат аммония очищают от примесей и высушивают. Для повышения физико-химической стабильности в его состав часто вводят различные добавки.

Химические свойства нитрата аммония

Химические реакции нитрата аммония во многом определяются степенями окисления азота. Благодаря наличию атомов азота в степенях окисления +5 и -3, это соединение обладает как окислительными, так и восстановительными свойствами.

Нитрат аммония может восстанавливать многие катионы металлов:

2NH₄NO₃ + 2Cr³⁺ → N₂ + 2NO + 2Cr²⁺ + 4H⁺

А также окислять некоторые анионы, например:

10NH₄NO₃ + 3H₂S → 3(NH₄)₂SO₄ + 4N₂ + 9H₂O

Применение взрывчатых смесей на основе нитрата аммония

Благодаря большому содержанию кислорода нитрат аммония активно используется для изготовления промышленных взрывчатых веществ (ВВ).

Наиболее распространены аммониты и аммоналы – смеси нитрата аммония с различными горючими добавками. Под действием начального импульса они быстро разлагаются с выделением газообразных продуктов, способных совершать полезную работу.

Безопасное хранение нитрата аммония

При хранении следует избегать контакта нитрата аммония с горючими веществами и сильными кислотами, которые катализируют его разложение. Оптимальная температура хранения составляет -5...+10 °С.

Соблюдение правил хранения, учет степеней окисления азота и реакционной способности позволяет минимизировать риски, связанные с использованием этого соединения.