語彙
| English | 意味 |
|---|---|
| ammonia/æˈməʊnɪə/ | アンモニア |
| lone pair/ləʊn peə/ | 非共有電子対 |
| ammonium ion/æˈməʊnɪəm ˈaɪɒn/ | アンモニウムイオン |
| triple bond/ˈtrɪpl bɒnd/ | 三重結合 |
| non-polar/nɒn ˈpəʊlə/ | 非極性 |
| coordinate bond/kəʊˈɔːdɪnət bɒnd/ | 配位結合 |
空気から肥料へ
- 窒素ガス、$\text{N}_2$ は空気を占めるが、ほとんど反応しない。
- アンモニアは、窒素上の非共有電子対のため、塩基である。
- その非共有電子対はアンモニウムイオンの形成にも関与する。
実践
アンモニア（NH₃）は______を受け取ることができるため塩基として振る舞う。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
NH₃ + H⁺ → NH₄⁺.
窒素が反応性に乏しい理由
- 2つのN原子は三重結合で結ばれており、非常に高い結合エネルギーを持つため、切断されにくい。
- この分子は対称的かつ非極性であり、他の分子を自身に引き寄せる力は働かない。
窒素は不活性である：強い三重結合と非極性
アンモニアは窒素肥料に変換される
探索
アンモニアの形状
アンモニアには結合電子対が3つ、非共有電子対が1つある——非共有電子対が結合を下へ押し下げ、三角錐形（約107°）を形成する。
実践
窒素ガスは反応しないのはなぜか:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
N≡N三重結合は非常に強く、対称的な分子は非極性である——どちらも反応しない原因となる。
実践
各窒素/アンモニアの事実を対応させよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
各項目は用語を正しい意味と結びつける。
アンモニアとアンモニウムイオン
- アンモニアは塩基である。窒素の非共有電子対がプロトンを受け取ることができるためである：
$$\text{NH}_3 + \text{H}^{+} \rightarrow \text{NH}_4^{+}$$
- 形成された新しいN–H結合は配位結合（両方の電子が窒素由来）である。この$\text{NH}_4^{+}$イオンには4つの同一のN–H結合があり、四面体構造をとる。
アンモニアの非共有電子対がプロトンを受け取り、配位結合によりアンモニウムイオンを形成する
実践
アンモニアが塩基として振る舞うのはなぜか:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
ブレンステッド-ローリー塩基はプロトンを接受する；アンモニアの窒素の非共有電子対はまさにそれを行う。
実践
NH₃がH⁺を受け取って形成される結合が配位結合であるのはなぜか:
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窒素が新しいN–H結合の両方の電子を提供するため、これは配位（供与）結合である。
アンモニウム塩の検出
- アンモニウム塩に塩基（NaOH）を加えて温めると、アンモニアガスが放出される：
$$\text{NH}_4\text{Cl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O}$$
- 刺激臭と湿潤な赤リトマス紙の青への変化により、アンモニウム塩であることが確認できる。
実践
アンモニウム塩の検出法は、NaOHと共熱して以下を見ることである:
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
塩基が塩からアンモニアを置換する；アンモニアは鋭い臭いを持ち、湿った赤リトマス紙を青にする。
理解できましたか
Key idea
- $\text{N}_2$は不活性である：強い三重結合＋非極性分子
- アンモニアは塩基である。非共有電子対がプロトンを受け取る→$\text{NH}_4^{+}$（配位結合、四面体）
- アンモニウム塩の検出：NaOHで温める→アンモニア（刺激臭、赤リトマス紙→青色）