Ammoniak 10:42 min

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Transkript 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.

Ammoniak Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Ammoniak kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die Eigenschaften von Ammoniak.

    Tipps

    Ist Ammoniak in Wasser gelöst, färbt sich ein Universalindikator blau.

    Ammoniak erkennt man am Geruch.

    Ammoniak kann man nicht sehen.

    Lösung

    Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das gut in Wasser löslich ist. Ammoniakgas reizt die Nasen- und Augenschleimhäute und hat eine ätzende Wirkung. Auch wässrige Ammonikalösungen können in bestimmten Konzentrationen ätzend wirken. Ammoniak ist als Gift eingestuft. Aufgrund seiner basischen Eigenschaft wird es auch in Reinigungsmitteln im Haushalt verwendet. Ammoniakalische Lösungen reagieren basisch, was du daran erkennst, dass sich die Lösung mit Universalindikator blau färbt.

  • Erläutere die Formel und den Aufbau des Ammoniakmoleküls.

    Tipps

    Erinnere dich, wie eine trigonale Pyramide aussieht. An ihren Spitzen sitzen jeweils die Wasserstoff- bzw. das Stickstoffatom.

    Lösung

    Ammoniak besteht laut Elementaranalyse aus drei Wasserstoffatomen und einem Stickstoffatom. Die Formel lautet $NH_3$. Im Ammoniak liegt eine Atombindung vor. Die bindenden Elektronenpaare bestehen jeweils aus einem Elektron vom Wasserstoff und einem Elektron vom Stickstoff. Der Stickstoff besitzt darüber hinaus noch ein ungebundenes Elektronenpaar. Infolge dieser Bindungsverhältnisse entsteht ein räumliches Gebilde – ein Tetraedermolekül. Die Bindungswinkel zwischen Wasserstoffatomen betragen jeweils 107,3° und sind damit etwas kleiner als die Winkel in einem idealen Tetraeder (109,5°). Grund dafür ist der größere Raumbedarf des freien Elektronenpaars.

  • Ergänze die Reaktionsprodukte zu folgenden Reaktionen mit Ammoniak.

    Tipps

    Wenn du Formeln zu einer Gleichung verbinden willst, dann beachte die Anzahl und Art der Atome auf Edukt- und auf Produktseite.

    Lösung

    Ammoniak reagiert mit Wasser zu Ammoniumhydroxid ($NH_4OH$), das als Ammonium-Ionen ($NH_4^+$) und Hdroxid-Ionen($OH^-$) im Wasser vorliegt. Die Hydroxid-Ionen sind für das basische Verhalten der Lösung verantwortlich. Die ablaufende Reaktion ist also eine Reaktion mit Protonenübergang. Ammoniak ist als Base der Protonenakzeptor und nimmt das Proton des Wassers auf. $NH_3$ reagiert auch mit Säuren. Die Säuren geben ihre Protonen an das Ammoniakmolekül ab. Es entsteht das positiv geladene Ammonium-Ion und das Säurerest-Ion. Zusammen bilden sie ein Salz.

    • Ammoniak und Salpetersäure bilden Ammoniumnitrat $NH_4NO_3$.
    • Ammoniak und Salzsäure bilden Ammoniumchlorid $NH_4Cl$.
    • Ammoniak und Schwefelsäure bilden Ammoniumsulfat $(NH_4)_2SO_4$.
  • Erkläre die wirtschaftliche Bedeutung von Ammoniak.

    Tipps

    Im Ammoniak ist ein Element, das die Pflanzen zum Wachstum brauchen.

    Welches Atom außer Wasserstoff ist sowohl im Ammoniak als auch in der Salpetersäure enthalten?

    Ammoniak kommt auch in Haushaltsreinigern vor.

    Lösung

    Ammoniak ist eine wichtige Handelsware. Ammoniak findet Verwendung in der Industrie und im Labor. Aus Ammoniak wird in der Industrie Salpetersäure gewonnen, die unter anderem auch zur Düngemittelherstellung dient.So werden Stickstoffdüngemittel hergestellt. Er ist auch ein Grundstoff für die Herstellung von Sprengstoffen. Ammoniak findet als wässrige Lösung auch Verwendung in Laboren, in denen analytische Untersuchungen durchgeführt werden. Wegen der fettlösenden Eigenschaft finden ammoniakalische Lösungen auch häufig Verwendung in Reinigern, wie zum Beispiel in Glasreiniger.

  • Beschreibe die technische Herstellung von Ammoniak.

    Tipps

    Welche wichtigen natürlichen Grundstoffe werden in der Industrie verwertet? Sie sind vor Millionen Jahren entstanden und lagern tief in der Erde.

    Wovon werden chemische Reaktion neben Temperatur und Druck noch beeinflusst? Dieser Zusatz ist auch in jedem Auto, um die Schadstoffe am Auspuff zu reduzieren.

    Wer waren die Erfinder des Verfahrens?

    Lösung

    Ammoniak ist eine Industriechemikalie, die mit Hilfe des Haber-Bosch-Verfahrens hergestellt wird. Dabei wird aus einem Synthesegas aus Wasserstoff und Stickstoff mit Hilfe von Temperatur, Druck und einem Katalysator Ammoniak gewonnen. Der Wasserstoff wird aus Erdöl oder Erdgas gewonnen und der Stickstoff aus der Luft.

  • Bestimme Nachweismöglichkeiten von Ammoniak.

    Tipps

    Mit welchem Sinnesorgan kann man Ammoniak erkennen?

    Wie können Basen nachgewiesen werden?

    Lösung

    Im Labor kann Ammoniak durch eine einfache Reaktion zwischen trockenem Ammoniumchlorid und Natriumhydroxid hergestellt werden. Da Natriumhydroxid eine starke Base ist, reagiert es mit dem Ammoniumchlorid zu Ammoniumhydroxid und Natriumchlorid, das auch als Kochsalz bekannt ist. Das gebildete basische Ammoniumhydroxid ist eine instabile Verbindung, die sofort in Ammoniak und Wasser zerfällt.

    $ NaOH + NH_4Cl \rightarrow NaCl + NH_3 + H_2O$

    Den freiwerdenden Ammoniak kann man als stechend riechendes Gas, das ätzend, aber nicht entflammbar ist, wahrnehmen oder durch das Prüfen mit einem Indikator nachweisen. Vorsicht beim Riechen!!