Príprava chloridu amónneho

Z koncentrovaného roztoku amoniaku sa neustále uvoľňuje plynný amoniak ($\text{NH}_3$), cítime ho ako ostrý štipľavý zápach. Z koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej zasa uniká plynný chlorovodík ($\text{HCl}$). Oba plyny sú bezfarebné. Keď sa však nad fľašami alebo v trubici stretnú, okamžite vznikne biely dym:

$$\text{NH}_3(g) + \text{HCl}(g) \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl}(s)$$

Produktom je chlorid amónny, pevná biela soľ, ktorá sa ľudovo volá salmiak. Jej kryštáliky sú také malé, že sa vznášajú vo vzduchu ako dym.

Ide o acidobázickú reakciu podľa Brønstedovej teórie. Chlorovodík je kyselina, lebo odovzdáva protón $\text{H}^+$. Amoniak je zásada, lebo protón prijme na voľný elektrónový pár atómu dusíka:

$$\text{NH}_3 + \text{H}^+ \rightarrow \text{NH}_4^+$$

Vznikne amónny katión $\text{NH}_4^+$, ktorý spolu s chloridovým aniónom $\text{Cl}^-$ vytvorí iónovú mriežku soli. Oxidačné čísla sa nemenia: dusík má v $\text{NH}_3$ aj v $\text{NH}_4^+$ oxidačné číslo −III, vodík +I a chlór −I. Je to v podstate neutralizácia, len bez vody. Ako sa neutralizácia počíta v roztokoch, sa dozviete v lekcii Neutralizácia.

Pekný variant pokusu využíva dlhú sklenenú trubicu. Do jedného konca vložíme vatu nasiaknutú roztokom amoniaku, do druhého vatu s kyselinou chlorovodíkovou a oba konce uzavrieme. Plyny sa v trubici šíria difúziou a po chvíli sa na mieste stretnutia objaví biely prstenec.

Prstenec však nie je v strede. Ľahšie molekuly sa pri rovnakej teplote pohybujú rýchlejšie:

Plyn	Molárna hmotnosť	Rýchlosť difúzie
amoniak NH₃	17 g/mol	vyššia
chlorovodík HCl	36,5 g/mol	nižšia

Podľa Grahamovho zákona je rýchlosť difúzie nepriamo úmerná druhej odmocnine molárnej hmotnosti. Amoniak je teda asi $\sqrt{36{,}5 / 17} \approx 1{,}5$-krát rýchlejší a prstenec vznikne bližšie ku koncu s kyselinou. Výpočty s molárnou hmotnosťou si môžete precvičiť v lekcii Látkové množstvo.