アンモニア(NH₃)の性質と反応:高校生が知っておくべきポイント

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高校生が知っておくべき化学一覧:こちらもご覧ください。

性質

アンモニア(NH₃)は、窒素(N)と水素(H)からなる無機化合物で、無色で特有の刺激臭を持つ気体です。高校の化学で学ぶ基本的な性質は次のとおりです。

  • 水に非常に溶けやすい:アンモニアは水に溶けるとアンモニウムイオン(NH₄⁺)と水酸化物イオン(OH⁻)を生じ、弱塩基性を示します。
  • アルカリ性:水溶液はリトマス紙を青色に変えるなど、アルカリ性を示します。
  • 軽い気体:空気(約29 g/mol)よりも分子量(約17 g/mol)が小さいため、空気よりも軽い。
  • 可燃性:アンモニアは可燃性ではありませんが、高温では酸素と反応して燃焼します。
  • 刺激臭:強い臭いがあり、高濃度では有害であるため注意が必要です。

反応

アンモニアはさまざまな化学反応を示し、重要な工業的・生化学的な用途があります。

  • 酸との中和反応
    • アンモニアは酸と反応して塩を作ります。
    • 例:NH₃ + HCl → NH₄Cl(塩化アンモニウム)
  • 酸化反応
    • 触媒(白金など)を用いると、一酸化窒素(NO)を生成します。
    • 例:4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O(オストワルト法で硝酸製造に利用)
  • 金属イオンとの反応(錯イオン形成)
    • 銅(II)イオンと反応し、鮮やかな深青色のテトラアンミン銅(II)イオン([Cu(NH₃)₄]²⁺)を形成します。
    • 例:Cu²⁺ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺
  • ハーバー・ボッシュ法(アンモニア合成)
    • 工業的には、高温・高圧下で窒素と水素を直接反応させてアンモニアを合成します。
    • 例:N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃(Fe触媒を使用)

高校生が知っておくべきポイント

アンモニアは、化学の授業や試験でも頻出のテーマです。特に次の点を押さえておくと、理解が深まります。

  1. 性質の理解:アンモニアの水への溶解性、アルカリ性、刺激臭などの基本的な性質をしっかり覚えましょう。
  2. 反応のパターンを把握:酸との中和反応、酸化反応、錯イオン形成反応など、代表的な化学反応を理解し、化学式で表せるようにしましょう。
  3. 工業的な利用を知る:ハーバー・ボッシュ法やオストワルト法など、実際にアンモニアがどのように利用されているかを理解することが大切です。
  4. 実験時の注意点:アンモニアの取り扱いには注意が必要です。特に刺激臭が強いため、換気をしっかり行うことが重要です。

これらのポイントを押さえることで、アンモニアに関する知識がしっかり身につきます。試験対策にも役立ててください!

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