Почему аммиак является основанием?

Коротко: аммиак (NH₃) — основание, потому что у атома азота есть неподелённая электронная пара, которой он может «поймать» протон (H⁺). Это делает его акцептором протона (по Бренстеду–Лоури) и донором электронной пары (по Льюису). В воде это проявляется как образование ионов OH⁻ — признак щёлочи.

Подробно по трём классическим определениям:

1. По Аррениусу (в воде)
   NH₃ не содержит OH⁻ сам по себе, но в воде идёт гидролиз:
   NH₃ + H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH⁻.
   Появление OH⁻ повышает pH, значит раствор — щелочной. Константа основности K_b(25 °C) ≈ 1,8·10⁻⁵, поэтому NH₃ — слабое основание (слабее, чем, скажем, NaOH). Для 0,10 М раствора [OH⁻] ≈ √(K_b·c) ≈ √(1,8·10⁻⁶) ≈ 1,34·10⁻³ М → pOH ≈ 2,87 → pH ≈ 11,13.

2. По Бренстеду–Лоури (основание = акцептор протона)
   Азот принимает протон и превращается в аммоний:
   NH₃ + H⁺ → NH₄⁺.
   Соответственно, его сопряжённая кислота — ион аммония NH₄⁺ с pK_a ≈ 9,25, а pK_b(NH₃) = 14 − 9,25 ≈ 4,75 (в водной среде при 25 °C). Невысокая основность объясняет, почему гидролиз неполный.

3. По Льюису (основание = донор электронной пары)
   Неподелённая пара на sp³-гибридизированном азоте может быть подарена электрофилу, образуя координационную связь. Примеры: аддукт с протоном (NH₄⁺) или с кислотами Льюиса вроде BF₃ (F₃B←NH₃).

Почему именно NH₃ способен к этому:

• У азота есть стабильная неподелённая пара, геометрия молекулы — тригональная пирамида, пара «смотрит» наружу и доступна для связывания.

• Азот достаточно электроотрицателен, чтобы удерживать пару, но не настолько, чтобы сделать её совсем недоступной (в отличие от, скажем, фтора в HF, где основность по Льюису слабее из-за сильной поляризации и водородных связей).

• В воде NH₄⁺ и OH⁻ хорошо сольватируются, что термодинамически поддерживает равновесие вправо.

Практические признаки:

• Раствор аммиака окрашивает красную лакмусовую бумажку в синюю и нейтрализует кислоты с образованием солей аммония (например, NH₃ + HCl → NH₄Cl).

• По силе NH₃ слабее большинства алкидных аминов: алкильные заместители «подталкивают» электронную плотность к азоту (индуктивный эффект), делая амин более основным, тогда как у аммиака таких заместителей нет.

Итог: аммиак — основание, потому что принимает протон и/или отдаёт электронную пару; в воде это приводит к образованию OH⁻ и щелочной реакции, но из-за сравнительно небольшого K_b он относится к слабым основаниям.