Ammoniak

Einen schönen guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um Ammoniak. Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes, giftiges Gas. Er ist eine wichtige Industriechemikalie. Ammoniak ist eine Base. Er entsteht bei der Zersetzung von organischen Stoffen. Ammoniak besitzt eine große wirtschaftliche Bedeutung.

Die physikalischen Eigenschaften des Ammoniaks: Ammoniak ist ein farbloses Gas. Ammoniak ist sehr gut wasserlöslich. Ammoniak ist leichter als Luft. Seine Dichte beträgt etwa nur 2/3 der Dichte der Luft.

Die chemische Formel des Ammoniaks: NH3. Ein Molekül Ammoniak besteht aus 1 Atom Stickstoff N und 3 Atomen Wasserstoff H. Der Bau des Moleküls: Das Stickstoffatom und die 3 Wasserstoffatome liegen nicht in einer Ebene. Wir können uns die Struktur so vorstellen, dass das Stickstoffatom in der Mitte und ein Wasserstoffatom rechts in der Tafelebene liegen. Ein Wasserstoffatom - mit ausgezeichnetem Dreieck - liegt außerhalb der Tafelebene, zu uns. Das andere Wasserstoffatom - mit dem leeren Dreieck - zeigt hinter die Tafelebene von uns weg. Die beiden roten Punkte auf dem Stickstoffatom stellen das nicht bindende Elektronenpaar dar. Das Molekül des Ammoniaks bildet eine trigonale Pyramide. Die 3 Wasserstoffatome bilden die Eckpunkte der Grundfläche der Pyramide, die Spitze wird durch das Stickstoffatom gebildet. Häufig sagt man, das Ammoniakmolekül habe Tetraeder-Struktur, damit meint man, dass die Wasserstoffatome und das einsame Elektronenpaar die 4 Eckpunkte eines Tetraeders bilden. Wenn wir auf das Ammoniakmolekül genau von oben schauen, so sehen wir, dass das Stickstoffatom im Zentrum des Moleküls liegt. Die 3 Wasserstoffatome bilden dann die 3 Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks. Demzufolge sind die Winkel H-N-H jeweils 120° groß.

In welcher Form wird Ammoniak als Handelsware angeboten? Wird Ammoniak als Gas gehandelt, wird er in bestimmten Metallflaschen, die auch "Bomben" genannt werden, unter Druck aufbewahrt. Gasförmiger Ammoniak ist giftig und stark ätzend. Im chemischen Labor wird eine konzentrierte wässrige Lösung von Ammoniak verwendet, die 25% Ammoniak enthält. Man spricht dann einfach von einer Ammoniak-Lösung oder aber von Salmiakgeist. Die Bezeichnung "Salmiakgeist" wird seltener verwendet und vorzugsweise verwendet für weniger konzentrierte Lösungen, zum Beispiel für Ammoniak-Lösungen von 4 oder 10%.

Ammoniak zeigt in wässriger Lösung basisches Verhalten. Er bildet im Wasser Hydroxid-Ionen, OH-. Der pH-Wert einer wässrigen Ammoniak-Lösung ist > 7. Das bedeutet, dass ein Universalindikator in so einer Lösung blau gefärbt wird. Das aber bedeutet, dass basisches - man sagt auch alkalisches - Verhalten der wässrigen Lösung vorliegt. Warum ist das aber so? Ammoniak NH3 kann selber keine Hydroxid-Ionen OH- bilden, denn dafür fehlt ihm der Sauerstoff. Schauen wir uns einmal an, was in so einer wässrigen Lösung passiert. Ein Teilchen Ammoniak NH3 reagiert mit einem Teilchen Wasser. Das Wasserteilchen gibt durch Dissoziation sein Proton an das Ammoniakteilchen ab. Durch Aufnahme dieses Protons, dieses Wasserstoffions H+ bildet sich aus dem Ammoniakteilchen NH3 ein positiv geladenes Ion NH4+. Außerdem bleibt vom Wasser nach Abspaltung des Wasserstoffions H+ ein Hydroxidion OH- übrig. Wir stellen also fest, das Hydroxid-Ion OH- kommt aus dem Wasser. Daher reagiert eine wässrige Ammoniakalische-Lösung basisch. Nun wissen wir, warum Ammoniak basisches Verhalten zeigt.

Die chemischen Eigenschaften von Ammoniak: zunächst einmal das schon erwähnte basische Verhalten. Als Base ist Ammoniak in der Lage mit Säuren zu reagieren. Ammoniak kann Wasserstoffionen an sich binden. Ein Ammoniakteilchen reagiert mit einem Wasserstoffion zu einem positiv geladenen Ion NH4+. Dieses Ion wird als Ammonium-Ion bezeichnet. Gasförmiger Ammoniak reagiert zum Beispiel mit gasförmigem Chlorwasserstoff HCl. NH3+HCl reagieren zu NH4Cl. Bei NH4Cl handelt es sich um ein Salz, ähnlich dem Kochsalz. Es trägt den chemischen Namen Ammoniumchlorid. Ammoniumchlorid kennt man auch unter dem Trivialnamen Salmiak. Ammoniak ist eine ziemlich stabile chemische Verbindung. Er brennt sehr schwer. In Anwesenheit eines geeigneten Katalysators findet die Oxidation von Ammoniak statt. Die Formelgleichung lautet 4NH3+5O2 reagieren zu 4NO+6H2O. NO ist ein Oxid des Stickstoffs. Es trägt den chemischen Namen Stickstoffmonoxid.

Herstellung von Ammoniak: Im Labor kann man Ammoniak herstellen, indem man ein Ammoniumsalz, zum Beispiel Ammoniumchlorid mit einer kräftigen Base versetzt. Das sollte unter trockenen Bedingungen stattfinden. NH4Cl+NaOH reagieren zu NaCl+NH4OH. NH4Cl ist Ammoniumchlorid. Die Base heißt hier Natriumhydroxid, NaOH. Es bildet sich Kochsalz NaCl und es entsteht die instabile Base Ammoniumhydroxid NH4OH. NH4OH zerfällt in Ammoniak NH3 und Wasser. In der Industrie kann man Ammoniak durch die Direktsynthese aus den Elementen herstellen. Man benötigt dafür einen geeigneten Katalysator. Stickstoff reagiert mit Wasserstoff zu Ammoniak. N2+3H2 reagieren zu 2NH3. Man nennt die Ammoniaksynthese auch Haber-Bosch-Verfahren.

Verwendung von Ammoniak: Ammoniak findet eine sehr breite Verwendung, sowohl in der Industrie als auch im Labor. Aus Ammoniak stellt man Salpetersäure her. Die Salpetersäure selbst dient der Gewinnung ihrer Salze, der Nitrate. Aus den Nitraten gewinnt man Düngemittel und Sprengstoffe. Die Salpetersäure selbst wird für verschiedene chemische Zwecke eingesetzt. Unter anderem ist die Verwendung in der organischen Synthese von Bedeutung. Im chemischen Labor wird Ammoniak vor allem für analytische Zwecke eingesetzt.

Ich  bedanke mich für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.