Muối amoni là gì? Phương pháp nhận biết và điều chế amoni

Muối amoni đóng vai trò quan trọng trong hệ thống hợp chất nitơ bên cạnh amoniac. Hôm nay chúng ta sẽ khám phá tính chất hóa học của muối là gì? Những thông tin quan trọng nào cần được lưu ý về loại muối này? Hãy cùng tìm hiểu!

Muối amoni là gì? 

Khái niệm: Muối amoni là hợp chất được tạo thành từ NH3 kết hợp với bất kỳ axit nào. Cấu trúc của chúng bao gồm cation NH4+ và anion được tạo ra từ axit tương ứng.

Công thức tổng quát: (NH4)A.

Ví dụ: Amoni Nitrat (NH4NO3), Amoni Sunfat ((NH4)2SO4), Amoni Clorua (NH4Cl) và nhiều hợp chất khác. Các công thức này thể hiện đa dạng trong cách cation NH4+ kết hợp với các anion đến từ các axit khác nhau.

Tính chất vật lý của NH4

Tất cả các muối amoni đều có khả năng tan trong nước và là những chất điện li mạnh, tạo ra các ion khi tan, và quá trình này diễn ra hoàn toàn.

Trong đó, ion NH4+ không có màu và là thành phần chính của các amoni.

Phương trình tổng quát: (NH4)nA → n NH4(+) + An-

Trong đó: 

• n là số lượng cation NH4+
• A là anion tạo thành từ axit tương ứng.

Amoni được tạo ra từ axit mạnh (A là gốc axit của một axit mạnh) khi thủy phân sẽ tạo ra môi trường axit trong dung dịch.

Phản ứng thủy phân của ion NH4(+) trong nước: 

• NH4(+) + H2O → NH3 + H3O(+), làm tăng nồng độ ion hydronium (H3O+) trong dung dịch và tạo ra amoniac (NH3).

Tính chất hóa học muối amoni

Tính chất hóa học của NH4 không chỉ được biểu hiện qua tính chất vật lý đặc trưng mà còn thông qua các phản ứng hóa học với các chất khác, bao gồm cả dung dịch kiềm và phản ứng nhiệt phân.

Tác dụng với dung dịch kiềm

Khi amoni trong dạng dung dịch đặc được đun nóng, nó phản ứng với dung dịch kiềm, tạo ra khí amoniac bay hơi. Ví dụ, phản ứng giữa amoni sunfat và dung dịch NaOH được mô tả như sau:

• (NH4)2SO4 + 2 NaOH → 2 NH3 + 2 H2O + Na2SO4

Phương trình thu gọn của phản ứng tác dụng với dung dịch kiềm là:

• NH4(+) + OH(-) → NH3 + H2O

Phản ứng nhiệt phân NH4

NH4 cũng thường trải qua phản ứng nhiệt phân khi được đun nóng. Đối với ví dụ về amoni clorua (NH4Cl), nó sẽ phân hủy thành khí NH3 và HCl:

• NH4Cl (r) → NH3 (k) + HCl (k)

Khi khí bay lên miệng ống và tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ thấp hơn, NH3 và HCl lại hóa hợp để tạo thành tinh thể NH4Cl màu trắng.

Amoni chứa gốc axit có tính oxi hóa, như axit nitrơ và axit nitric, sẽ tạo ra sản phẩm là N2 và N2O khi bị nhiệt phân. Ví dụ: 

• NH4NO2 → N2 + 2 H2O
• NH4NO3 → N2O + H2O.

Cách nhận biết muối amoni

Để nhận biết amoni, người ta thường dựa vào tính chất hóa học đặc trưng của nó khi tác dụng với dung dịch kiềm, tạo ra khí amoniac có mùi khai đặc trưng. Phương trình biểu diễn cho quá trình này là:

• NH4+ + OH- → NH3 + H2O   

Cách điều chế amoni

Một trong các phương pháp điều chế muối thông dụng là cho NH3 tác dụng với axit. Muối amoni được tạo ra thông qua quá trình này:

• NH3 + HX → NH4X

Trong đó, X đại diện cho anion của axit. Quá trình này thường được sử dụng để điều chế amoni từ khí amoniac và axit tương ứng.

Ngoài ra, NH4 cũng có thể được điều chế thông qua các phản ứng trao đổi khác nhau, tùy thuộc vào axit và bazơ tham gia trong quá trình hóa học.

Công dụng của muối amoni

NH4 đóng vai trò là một nguồn nito quan trọng đối với nhiều loài thực vật, đặc biệt là những loài mọc trên đất nhiều oxy. Mặc dù vậy, đối với hầu hết các loại cây trồng, amoni không phải là nguồn nito duy nhất và thường được sử dụng kết hợp với các nguồn nito khác. 

Quá trình chuyển đổi từ nito liên kết với protein trong sinh khối chết thành các ion amoni (NH4+) được vi sinh vật tiêu thụ và chuyển hóa, trở thành nguồn nito có thể hấp thụ trực tiếp bởi rễ cây.

Thông qua việc hấp thụ NH4+, cây thủy sinh có khả năng kết hợp nito vào protein, axit amin và các phân tử khác. Nito từ amoni giúp cung cấp nguyên liệu cho sự phát triển và xây dựng cấu trúc cơ bản của thực vật. Tuy nhiên, nồng độ amoni cao có thể ảnh hưởng đến môi trường, tăng sự phát triển của tảo và thực vật thủy sinh, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước.

Ngoài ra, các muối amoni cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Các amoni như amoni clorua và amoni bicarbonate, thường được sử dụng làm chất điều chỉnh độ acid và chất tạo bọt trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau.

Ảnh hưởng của amoni

NH4 đối với sức khỏe và môi trường không quá độc hại, tuy nhiên, khi tồn tại trong nước với hàm lượng vượt quá tiêu chuẩn cho phép, muối amoni có thể chuyển hóa chất gây ra bệnh ung thư và các bệnh nguy hiểm khác. Nghiên cứu chỉ ra rằng 1 g amoni khi chuyển hóa hết có thể tạo ra 2,7 g nitrit và 3,65 g nitrat, vượt quá hàm lượng cho phép của chúng là 0,1 mg/lít và 10 – 50 mg/lít, tương ứng.

Amoni cũng gây ra những thách thức trong công nghệ xử lý nước, giảm tác dụng của Clo và làm giảm hiệu quả khử trùng nước. Nó cùng với các chất vi lượng khác trong nước làm “thức ăn” cho vi khuẩn, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sau xử lý và có thể dẫn đến nước bị đục, tạo cặn trong hệ thống dẫn nước.

Ngoài ra, nồng độ cao của muối amoni trong nước dễ dàng tạo thành nitrit (NO2), có thể biến đổi thành N-nitroso, là chất tiền ung thư trong cơ thể động vật. Nước nhiễm amoni còn nghiêm trọng hơn nhiễm asen do amoni chuyển hóa thành chất độc hại khó xử lý. Nó cũng ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây thiếu máu, khó thở và nguy cơ tử vong nếu không được cấp cứu kịp thời.

Hơn nữa, amoni cũng gây ra hiện tượng phì dưỡng trong hệ sinh thái nước, làm cạn kiệt oxy trong nước và ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ sinh vật trong môi trường nước.

Giải bài tập NH4 –  SGK hóa học 11

Để giúp các bạn nắm chắc kiến thức, dưới đây là lời giải chi tiết Bài muối amoni trong sách giáo khoa Hóa học lớp 11.

Bài 4 (Page 38, SGK Hóa 11):

Để phân biệt các dung dịch NH3, Na2SO4, NH4Cl, (NH4)2SO4, ta thực hiện những thí nghiệm sau đây. Dùng quỳ tím:

• Ống màu xanh chứa dung dịch NH3, màu của quỳ tím chuyển sang xanh.
• Hai ống màu hồng chứa dung dịch NH4Cl và (NH4)2SO4, màu của quỳ tím không thay đổi.
• Không có hiện tượng là Na2SO4.

Tiếp theo, thêm Ba(OH)2 vào hai ống có dung dịch, quan sát:

• Ống có mùi khai là NH4Cl.
• Ống có mùi khai và kết tủa là (NH4)2SO4.

Phương trình phản ứng:

• (NH4)2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 ↓ + 2NH3 ↑ + 2H2O
• 2NH4Cl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2NH3 + 2H2O

Bài 6 (Page 38, SGK Hóa 11):

Trong phản ứng nhiệt phân của các muối amoni NH4NO2 và NH4NO3, số oxi hoá của nitơ có sự thay đổi.

1. NH4NO2 → N2 ↑ + 2H2O (Số oxi hóa từ -3 đến 0)
2. NH4NO2 → N2O ↑ + H2O (Số oxi hóa từ -3 đến +1)

Trong cả hai phản ứng, nitơ nguyên tử trong ion NH4+ đều là chất khử, từ số oxi hoá -3 tăng lên 0 ở phản ứng (1) và lên +1 ở phản ứng (2). 

Bài 7 (Page 38, SGK Hóa 11):

a) Phương trình hoá học:

• 2NaOH + (NH4)2SO4 → 2NH3 ↑ + Na2SO4 + 2H2O

Dạng ion rút gọn:

• NH4+ + OH− → 2NH3 ↑ + H2O

b) Tính thể tích khí thu được:

• n(NH4) ⨯ 2SO4 = 0,15 mol
• n(NH3) = 2n(NH4) ⨯ 2SO4 = 0,3 mol
• V(NH3) = n(NH3) ⨯ 22,4 = 6,72l lít

Trên đây là bài viết của Thư viện điện tử với những thông tin chi tiết liên quan đến muối Amoni, bao gồm định nghĩa, các tính chất, phương pháp nhận biết, cách điều chế NH4 và ứng dụng của loại muối đặc biệt này. Mong rằng bài viết sẽ mang lại giá trị và thông tin hữu ích cho các bạn.