Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

Spis treści: Amoniak Aminy – rzędowość Właściwości fizyczne Otrzymywanie amin Nazewnictwo amin Właściwości chemiczne Zastosowanie amin Amidy kwasów karboksylowych Właściwości chemiczne amidów Otrzymywanie amidów Mocznik – amid kwasu węglowego

Cząsteczka amoniaku ma kształt tzw. piramidy trygonalnej. Atom azotu wykazuje hybrydyzację sp 3. Trzy z powstałych orbitali tworzą wiązania z atomami wodoru, czwarty jest zajmowany przez wolną parę elektronową. Obecność wolnej pary elektronowej powoduje odpychanie elektronów tworzących wiązania N-H, przez co kąt między tymi wiązaniami jest nieco mniejszy (wynosi 106°45') niż np. między wiązaniami C-H w metanie (109°28'). Z powodu stosunkowo dużej różnicy elektroujemności (0,84 wg Paulinga) cząsteczka amoniaku ma dość duży moment dipolowy (μ=1,46 D). Polarność cząsteczek amoniaku jest przyczyną tworzenia się między nimi wiązań wodorowych. Budowa cząsteczki Właściwości fizyczne W warunkach normalnych amoniak jest bezbarwnym gazem Zapach –charakterystyczny ostry Rozpuszczalność – bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie Gęstość ( w. normalne) - 0,771 g/dm 3 Temperatura wrzenia – (-33,3 °C ) /Ciekły amoniak wykazuje wiele podobieństw do wody -analogicznie do niej autodysocjuje /

Otrzymywanie Amoniak na skalę przemysłową otrzymuje się katalitycznie w reakcji wysokociśnieniowej azotu z wodorem wobec katalizatorów żelazowych (metoda Habera). N H 2 2 NH 3 Na skalę laboratoryjną do otrzymywania b. czystego amoniaku można wykorzystać reakcję amidków alkalicznych z wodą. M-NH 2 + H 2 O NH 3 + M-OH W amidkach azot jest na -3 stopniu utleniania tak jak w amoniaku. W laboratorium amoniak otrzymuje się przez działanie mocną zasadą, np. wodorotlenkiem sodu, na sole amonowe. NH OH - NH 3 + H 2 O Właściwości chemiczne Amoniak jest toksyczny, działa drażniąco na skórę i błony śluzowe. Jest palny (temperatura zapłonu 720°C). Spala się żółtawym płomieniem na azot i wodę. Ze względu na dysocjację amoniaku pod wpływem wody, jego roztwory wodne mają zasadowe pH i zobojętniają kwasy tworząc sole, w których skład wchodzi jon amonowy. NH 3 + H 2 O NH 4 + OH - Gazowy amoniak reaguje z chlorowodorem, tworząc białą mgłę chlorku amonu: NH 3 + HCl = NH 4 Cl W wyniku wymiany jednego, dwóch lub trzech atomów wodoru amoniaku przez atomy metali powstają kolejno: amidki, np. amidek sodu NaNH 2, imidki, np. imidek wapnia CaNH, i azotki.

Aminy to pochodne amoniaku, w którego cząsteczce atom lub atomy wodoru zostały zastąpione grupami alkilowymi lub arylowymi. Rzędowość amin: pierwszorzędowe - zastąpiony jeden atom wodoru drugorzędowe - zastąpione dwa atomy wodoru trzeciorzędowe - zastąpione trzy atomy wodoru

Aminy Alifatyczne Aromatyczne 1 o rzędowe 2 o rzędowe 3 o rzędowe 1 o rzędowe 3 o rzędowe 2 o rzędowe Jeżeli grupa aminowa nie jest związana bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym, to aminy te należą do amin alifatycznych. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE Niższe aminy alifatyczne są gazami, wyższe cieczami. Aminy aromatyczne są cieczami lub ciałami stałymi. Posiadają przenikliwy zapach ( podobny do amoniaku lub ryb). Dobrze rozpuszczają się w wodzie i alkoholach, źle w rozpuszczalnikach niepolarnych. Możliwość tworzenia wiązań wodorowych z wodą typu NH-O i N-HO powoduje, że rozpuszczalność w wodzie amin 1 o jest lepsza od izomerycznych amin 2 o i 3 o rzędowych.

OTRZYMYWANIE AMIN 1. Redukcja związków nitrowych 2. Reakcja halogenków alkilowych lub arylowych z amoniakiem lub aminami 3. Aminowanie aldehydów lub ketonów 4. Redukcja nitryli 5. Degradacja amidów metodą Hoffmana Redukcja związków nitrowych Sn / HCl Fe / H 2 SO 4 H 2 / Pt

Reakcja halogenków alkilowych lub arylowych z amoniakiem lub aminami Aminowanie aldehydów lub ketonów Redukcja nitryli

CH 3 I + NH 3 [CH 3 -NH 3 ] + I - jodometan + amoniak jodek metyloamoniowy [CH 3 -NH 3 ] + I - + NaOH CH 3 - NH 2 + NaI + H 2 O CH 3 I + CH 3 -NH 2 CH 3 – NH – CH 3 + HI jodometan + metloamina dimetyloamina PRZYKŁAD Otrzymywanie aniliny Redukcja nitrobenzenu wodorem wobec katalizatora C 6 H 5 -NO 2 + 3H 2 C 6 H 5 -NH 2 + 2H 2 O nitrobenzen anilina Redukcja nitrobenzenu mieszaniną cynku (lub cyny, żelaza) i kwasu chlorowodorowego, w drugim etapie hydroliza w środowisku zasadowym C 6 H 5 – NO 2 + 3Zn + 7HCl [C 6 H 5 -NH 3 ] + Cl - + 3ZnCl 2 + 2H 2 O nitrobenzen chlorek aniliny [C 6 H 5 -NH 3 ] + Cl - + NaOH C 6 H 5 -NH 2 + NaCl + H 2 O Chlorek aniliny anilina

NAZEWNICTWO I.Nazwy amin tworzy się dodając do grupy węglowodorowej przyrostek -amina. II.Jeśli nazywamy aminę II lub III rzędową z takimi samymi podstawnikami, podajemy w nazwie ich liczbę (die, trie). III.Jeśli podstawniki są różne podajemy je w kolejności alfabetycznej. Jeśli w cząsteczce są inne grupy funkcyjne, to grupę aminową traktujemy jako podstawnik. Aminy aromatyczne traktujemy jako pochodne aniliny - C 6 H 5 -NH 2. PRZYKŁADY butyloamina N-etylobutyloamina trietyloamina

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE AMIN Z powodu obecności wolnej pary elektronowej na atomie azotu, aminy wykazują charakter zasadowy. W porównaniu z amoniakiem aminy alifatyczne mają silniejszy charakter zasadowy ( efekt silniejszego odpychania elektronów przez grupy alkilowe), natomiast aminy aromatyczne słabszy ( sprzężnie wolnej pary elektronowej z at. azotu z elektronami pierścienia) W przypadku amin alifatycznych im wyższa rzędowość tym większa zasadowość. Aminy reagują z wodą uwalniając jony OH ( co także jest skutkiem wolnej pary elektronowej na atomie azotu). Po dodaniu na przykład zasady ponownie powstaje amina. zasadowość); wykazują silniejsze właściwości zasadowe niż amoniak. Aminy aromatyczne charakteryzują się słabymi własnościami zasadowymi, które spadają w miarę wzrostu rzędowości. Reagują z kwasami

a).jako półprodukty w syntezie organicznej b).do otrzymywania leków, środków ochrony roślin oraz tworzyw sztucznych; c).do produkcji barwników d).do produkcji nawozów sztucznych; e).do wyrobu żywic mocznikowych. Zastosowanie amin

Amidy są pochodnymi kwasów karboksylowych, w których grupa –OH została zastąpiona grupą –NH 2. Grupa amidowa składa się z dwóch grup funkcyjnych: karbonylowej: – CO – i aminowej – NH 2 Rzędowość amidów pierwszorzędowe - mające jedną grupę acylową i dwa atomy wodoru przy atomie azotu, drugorzędowe - mające jedną grupę alkilową lub arylową przy atomie azotu, trzeciorzędowe - mające dwie grupy alkilowe lub arylowe przy atomie azotu. Wiązanie amidowe jest zazwyczaj trwalsze od innych pochodnych kwasów karboksylowych (estrów, bezwodników kwasowych i halogenków kwasowych).

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE AMIDÓW Amidy są amfolitami - reagują zarówno z kwasami, jak i z zasadami. Najważniejsze reakcje Hydroliza w środowisku kwaśnym do kwasów i soli CH 3 -CO-NH 2 + H 2 SO 4 + H 2 O CH 3 -COOH + NH 4 HSO 4 Hydroliza w środowisku zasadowym do soli i amoniaku lub amin CH 3 -CO-NH 2 + NaOH CH 3 -COONa + NH 3 Redukcja amidów do amin CH 3 -CO-NH 2 + H 2 CH 3 -CH 2 – NH 2 + H 2 O Estryfikacja alkoholami, katalizowana przez kwasy Dehydratacja pierwszorzędowych amidów do nitryli.

OTRZYMYWANIE AMIDÓW KWASOWYCH Amidy I--rzędowe można otrzymać: - na drodze reakcji estrów z amoniakiem. - w reakcji chlorków kwasowych z amoniakiem

Przedstawiciele: amid kwasu mrówkowego (formamid), amid kwasu octowego (acetamid)

MOCZNIK – AMID KWASU WĘGLOWEGO Mocznik jest pierwszym związkiem organicznym, który otrzymano w syntezie chemicznej -poza organizmem. (Friedrich Wohler – 1828) Wzór: CO(NH 2 ) 2 diamid kwasu weglowego (IV) NH 2 / O = C \ NH 2 Jest produktem końcowym przemiany białek w organizmach zwierzęcych, jest toksyczny, usuwany jest głównie z moczem, częściowo przez skórę z potem. Otrzymywanie: Reakcja CO 2 z amoniakiem (T = 200 o C i p = 20MPa) NH 2 / CO 2 + 2NH 3 O = C + H 2 O \ NH 2

Właściwości chemiczne : - hydroliza w środowisku kwaśnym - hydroliza w środowisku zasadowym - reakcja biuretowa Mocznik poddany prażeniu w temperaturze ok 150 o C ulega rozkładowi, którego produktami są biuret (dwumocznik), zawierający wiązanie peptydowe oraz amoniak. Biuret tworzy z solami miedzi (II) np.CuSO 4 w roztworze alkalicznym związki kompleksowe o zabarwieniu fioletowym.

Bibliografia: Chemia od A do Z M. Klimaszewska Chemia 2 – S. Chejwowska Chemia - Przewodnik szkolny