Аммиак, получение, свойства, химические реакции

8.1. Проблема «связанного» азота

8.1.1 Потребности народного хозяйства в соединениях азота

Соединения азота имеют исключительное значений для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Их  потребляют производства азотной кислоты, разнообразных минеральных удобрений, полимерных материалов, взрывчатых веществ и ракетных топлив, красителей, фармацевтических препаратов.

Азот принадлежит к числу достаточно распространенных химических элементов. Его кларк (% мас.) для планеты в целом составляет 0,01, для земной коры равен 0,04,  для  атмосферы – 75,5.  Формы существования азота в земной коре весьма разнообразны. Он входит  в состав минералов, содержится в каменном угле, нефти и других видах ископаемого топлива. Важнейшее значение имеет азот для жизни на Земле, являясь одним из элементов, входящих в состав белковых структур. На рис. 8.1 представлены формы существования азота на земле и содержание элемента в них.

Рисунок 8.1 – Формы существования азота в литосфере

Основным природным источником азота является атмосфера. Масса азота в ней составляет 4 × 1015 тонн. Однако  газообразный молекулярный азот представляет одно из самых устойчивых химических веществ. Энергия связи в  молекуле азота равна 940,5 кДж/моль. В естественных условиях лишь незначительное количество атмосферного азота переходит в биологически усвояемую форму в результате грозовых разрядов по реакции

или непосредственно фиксируется ограниченными видами  растений в форме аминокислот в ходе фотосинтеза, катализируемого ферментами

Большинство организмов (высшие растения и животные) усваивают азот в виде его соединений со степенью окисления   –3 и не могут использовать азот  атмосферы. То же  относится и к использованию соединений азота в промышленности.

Скорость перевода атмосферного азота в состояние, в котором он может быть усвоен или реализован, в природных процессах весьма мала. В среднем половина необходимого для  жизни азота возвращается через атмосферу за 108 лет. В то же время организация современного культурного земледелия связана с непрерывным уносом усвояемого азота с посевных площадей, достигающим 88 млн тонн в год, а это 90 % азота, необходимого для питания растений. Поэтому первоочередная задача – непрерывное пополнение запасов азота в почве в усвояемой растениями форме. До конца ХIX столетия источником «связанного» азота служили естественные удобрения и лишь в незначительной степени природные соли – нитраты натрия и калия, запасы которых в природе весьма ограничены. Увеличение масштабов культурного земледелия и потребностей промышленности в разнообразных соединениях азота потребовали разработки промышленных способов получения этих соединений, то есть способов «связывания» атмосферного азота.

8.1.2. Методы связывания атмосферного азота

В начале ХХ века почти одновременно были разработаны три технических метода синтеза соединений из молекулярного азота: дуговой, цианамидный и аммиачный.

  1. Дуговой метод основан на эндотермической реакции прямого окисления азота кислородом воздуха, протекающая при температуре около 3000С в пламени вольтовой дуги: где DН = 179,2 кДж  с последующим доокислением оксида азота (II) и получением нитрата кальция:
  2. Цианамидный метод основан на способности тонкоизмельченного карбида кальция реагировать при температуре около 1000С молекулярным азотом с образованием кальцийцианамида где DН = 300 кДж с последующим превращением кальцийцианамида в аммиак
  3. Аммиачный метод, в основе которого лежит реакция взаимодействия азота и водорода: , где DН = 111,6 кДж.

Сравнительная энергоемкость этих методов фиксации азота приведена в табл. 8.1

Таблица 8.1 – Энергоемкость методов фиксации азота

Метод

Затраты энергии на производство 1 т аммиака, кДж

Дуговой
Цианамидный
Аммиачный

Энергетически наиболее выгоден аммиачный метод фиксации, что и обусловило его широкое промышленное внедрение.

Слово аммиак

Слово аммиак английскими буквами(транслитом) — ammiak

Слово аммиак состоит из 6 букв: а а и к м м

Значения слова аммиак. Что такое аммиак?

Аммиак

Аммиа́к — NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта) Аммиак почти вдвое легче воздуха, ПДКр.з. 20 мг/м3 — IV класс опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007.

ru.wikipedia.org

АММИАК – бесцветный газ с резким запахом, температура плавления –80° С, температура кипения – 36° С, хорошо растворяется в воде, спирте и ряде других органических растворителей.

Энциклопедия Кругосвет

АММИАК (от греч. hals ammoniakos, букв. — амонова соль; так назывался нашатырь, к-рый получали близ храма бога Амона в Египте) NH3, бесцв. газ с резким запахом.

Химическая энциклопедия АММИАК Страна-производительБеларусь, Борисовский завод медицинских препаратов Беларусь, Ватхэм-Фармация Россия, Ивановская фармацевтическая фабрика Россия, Ирбитский химико-фармацевтический завод Россия, Йодные технологии и маркетинг Россия… Энциклопедия лекарственных препаратов

Аммиак Показания: Обмороки, отравления алкоголем и другими веществами, дезинфекция кожи рук, нейтрализация кислых токсинов при укусах насекомых и змей.

РЛС. — 2012

АММИАКА РАСТВОР Фарм-ГруппаРаздражающие средства синтетического происхождения Международное названиеАммиак СинонимыАммиак, Аммиак водный концентрированный, Аммиачный линимент СоставАктивное вещество: Аммиак.

Энциклопедия лекарственных препаратов

Аммиак Аммиак (NHз) — бесцветный газ с резким удушливым запахом и едким вкусом. В природе выделяется в процессах аммонификации (см.) органических веществ, распада мочевины и восстановления нитратов и нитритов…

Словарь микробиологии

Экологический словарь

АММИАК, N

АММИАК, N Нз, химич. соединение азота с водородом. Бесцветный газ с резким удушливым запахом. Химически активен. Легко растворяется в воде (10%-ный водный р-р А. известен как нашатырный спирт)…

https

АММИАК, NH3

АММИАК, NH3, газ с резким запахом, tкип-33,35шС. Применяют аммиак в производстве азотной кислоты, удобрений, уротропина, как хладагент; водные растворы (нашатырный спирт) — жидкое удобрение, их используют также для аммонизации кормов…

Современная энциклопедия. — 2000

Аммиак, газ

Аммиак, газ Аммиак, или аммониак — бесцветный газ с чрезвычайно острым, характерным, вызывающим слезы запахом, состоящий из 1 объема азота и 3 объемов водорода, а потому отвечающий формуле NH 3.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — 1890-1907

АММИАК ВОДНЫЙ

АММИАК ВОДНЫЙ, аммиачная вода, жидкое азотное удобрение. Бесцветная или желтоватая жидкость с резким запахом, содержит 16,5 — 20,5% N, сначала подщелачивает, затем подкисляет почву; давление пара 0,15 Мн/м 2 (0,15 атм) при 40 °С.

АММИАК ВОДНЫЙ, аммиачная вода, жидкое азотное удобрение. Бесцветная или желтоватая жидкость с резким запахом, содержит 16,5 — 20,5% N, сначала подщелачивает, затем подкисляет почву; давление пара 0,15 Мн/м2 (0,15 атм) при 40 °С.

https

АММИАК БЕЗВОДНЫЙ

АММИАК БЕЗВОДНЫЙ, аммиак жидкий, жидкое азотное удобрение. Бесцветная жидкость с резким запахом, содержит 82,2% N, сначала подщелачивает, а затем подкисляет почву; давление пара 15,85 Мн/м 2 (15,85 атм) при 40 °С.

Сельскохозяйственный энциклопедический словарь. — 1989

АММИАК БЕЗВОДНЫЙ, аммиак жидкий, жидкое азотное удобрение. Бесцветная жидкость с резким запахом, содержит 82,2% N, сначала подщелачивает, а затем подкисляет почву; давление пара 15,85 Мн/м2 (15,85 атм) при 40 °С.

https

Гидрат аммиака

ru.wikipedia.org

АММИАЧНАЯ ВОДА, раствор аммиака в воде. Прозрачная (иногда с желтоватым оттенком) жидкость с резким запахом, плотн. 18,5-25%-ного р-ра 0,930-0,910 г/см3 (15°С); парциальное давление паров аммиака 0,1 МПа (40°С); т-ра выпадения твердой фазы от — 31,3…

Химическая энциклопедия

Аммиачная вода, водный раствор, содержащий 18—25% аммиака. А. в. получают растворением синтетического аммиака в воде или поглощением его водой из отходящих газов в коксохимическом производстве.

БСЭ. — 1969—1978

Русский язык

Аммиа́к/.

Морфемно-орфографический словарь. — 2002

Примеры употребления слова аммиак

Однако, полной уверенности в том, что аммиак больше не вытечет наружу, еще нет.

VERSUS BPM: TILLS VS AMMIAKVERSUS BPM: TILLS VS AMMIAK

Как отмечается в сообщении, в течение отчетного квартала цены на аммиак медленно снижались.

Аммиак используется в системе охлаждения систем электроснабжения станции.

Поясним, что аммиак необходим для работы системы охлаждения приборов электроснабжения МКС.

Аммиак используется на МКС в системе охлаждения электроснабжения станции.

Происхождение названия

Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке[источник не указан 499 дней], расположенному на перекрёстке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH2)2CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан[источник не указан 499 дней]. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали минерал нашатырь (NH4Cl), который при нагревании испаряет аммиак[источник не указан 499 дней].

Применение и использование аммиака:

– в холодильной технике в качестве хладагента R717, где R – Refrigerant (хладагент), 7 – тип хладагента (неорганическое соединение), 17 – молекулярная масса,

– в медицине в виде примочек. 10 % водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт,

– в химической промышленности для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина),

– как сырье в химической промышленности для производства взрывчатых веществ, полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу), нейлона, капрона и других продуктов химической промышленности,

– жидкий аммиак используют в качестве растворителя.

– в сельском хозяйстве в качестве удобрения в виде аммиачной воды.

Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com,

Видео https://www.youtube.com/watch?v=SCTa_LD3Czw

карта сайта

почему газообразный жидкий аммиак кислота формула связь можно водный химическая связь растворим растворили имеет является вычислите уравнение моль окисление концентрация свойства производство плотность образование синтез взаимодействие водный раствор получение запах масса какой объем молекула краска без аммиака для волос применение избыток выход утечка выброс действие смесь пары массовая доля температура аммиака пруф

Коэффициент востребованности
4 599

Химические свойства аммиака:

Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной пары электронов у атома азота. Степень окисления азота в аммиаке «-3» – минимальная. Поэтому в химическом отношении аммиак довольно активен: он вступает в реакции взаимодействия со многими веществами и проявляет только восстановительные свойства.

Для аммиака характерны следующие химические реакции:

1. реакция взаимодействия аммиака и воды:

NH3 + H2O ⇄ NH3•H2O.

В результате реакции образуется гидрат аммония (NH3•H2O или NH4OН). Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду.

NH3•H2O → NH3 + H2O (to).

При кипении гидрат аммиака разлагается с образованием аммиака и воды.

2. реакция взаимодействия аммиака и ортофосфорной кислоты:

NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4.

В результате реакции образуется дигидрофосфат аммония.

Аналогичным образом протекают реакции аммиака с другими кислотами – с образованием солей аммония.

3. реакция взаимодействия аммиака и кислорода – горения аммиака:

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H20.

В результате реакции образуется азот и вода. Реакция носит необратимый характер.

4. реакция каталитического окисления аммиака:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (kat = Pt и пр., t = 800 оС);

NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O (kat = Pt, Rh, t = 850 оС, p = 5 атм.).

В результате первой реакции образуются оксид азота (II) и вода. В качества катализатора используются платина и ее сплавы с металлами-платиноидами, оксиды железа, марганца, кобальта, хрома и др.

В результате второй реакции образуются азотная кислота и вода. Это промышленный способ получения азотной кислоты. При этом смесь воздуха с 10% (по объему) аммиака пропускается над рядами металлических сеток (платина с 5-15% родия) при температуре около 850 оС и давлении 5 атм; время контактирования с катализатором ограничено до ≤ 1 мс чтобы минимизировать нежелательные побочные реакции. Степень превращения составляет около 96% (одна из наиболее эффективных из известных промышленных каталитических реакций); выходящие газы пропускают через абсорбционную колонну и получают 60%-й водный раствор азотной кислоты при 40°C. Реакция протекает в три стадии.

5. реакция взаимодействия аммиака и оксида меди:

2NH3 + 3CuO → N2 + 3Cu + 3H2O (t = 500-550 оС).

В результате реакции образуются азот, медь и вода. В ходе реакции аммиак пропускается через нагретый оксид меди.

6. реакция термического разложения аммиака:

2NH3 ⇄ N2 + 3H2 (t = 1200-1300 оС).

В результате реакции образуются азот и водород.

7. реакция взаимодействия аммиака и фтора:

2NH3 + 3F2 → 6HF + N2 (tо).

В результате реакции образуются фтороводород и азот. Реакция происходит при высоких температурах.

Аналогичным образом протекают реакции аммиака с другими галогенами.

8. реакция взаимодействия оксида калия и аммиака:

K2O + NH3 → KNH2 + KOH (t = -50 оС).

В результате реакции образуются амид калия и гидроксид калия. Реакция медленно протекает в жидком аммиаке.

Профессиональные вредности

Отравления аммиака в условиях производства чаще острые и возникают лишь при аварийных случаях; хронические отравления возможны, но встречаются реже.

Порог рефлекторного действия для человека — 25 мг/м3. Ощущение раздражения наблюдается при 100 мг/м3. Работа затруднена при 140—210 мг/м3, невозможна — при 350 мг/м3 и выше.

При острых отравлениях появляется насморк, першение и боль в горле, слюнотечение, осиплость голоса, гиперемия слизистых оболочек верхних дыхательных путей и глаз.

При тяжелых отравлениях присоединяется чувство стеснения и боли в груди, сильный приступообразный кашель, удушье, головная боль, боль в желудке, рвота, задержка мочи. Наступает резкое расстройство дыхания и кровообращения. Возможен ожог слизистой оболочки верхних дыхательных путей и развитие явлений воспаления легких, реже токсический отек легких. Возникает сильное возбуждение. Причиной гибели в ряде случаев является воспаление бронхов и легких. При непосредственном попадании на кожу или слизистую оболочку глаз возможен химический ожог. Последствиями перенесенного острого отравления могут быть помутнение роговицы и потеря зрения, хриплость голоса, иногда полная его потеря, хронический бронхит, активизация туберкулезного процесса.

Хрон. отравления могут развиться при постоянном воздействии невысоких концентраций Аммиака Концентрация аммиака 40 мг/м3 является порогом хронического действия (круглосуточное воздействие). В моче отравленных животных значительно повышается содержание аммиака. При вскрытии у животных, подвергшихся отравлению, наблюдается гнойное воспаление трахеи и бронхов, воспаление легких и плеврит; патологические изменения со стороны паренхиматозных органов, по-видимому, связаны с реакцией на ожог.

Аммиак в организме быстро обезвреживается, и потому его кумулятивное действие незначительно или даже мало вероятно. При хроническом отравлении у людей наблюдается потеря обоняния, конъюнктивит, хронический катар слизистых оболочек носа, верхних дыхательных путей и бронхов.

Первая помощь: при попадании в глаза брызг аммиачных растворов следует немедленно промыть глаза проточной водой. Затем применяют вазелиновое или оливковое масло, новокаин с адреналином, сульфацил — натрий (альбуцид — натрий). При попадании на кожу брызг немедленно смыть сильной струей воды. При поражении кожи газообразным аммиаком — примочки 5% раствора уксусной или лимонной кислоты. При отравлении — свежий воздух, ингаляция подкисленного теплого пара, 10% ментол в хлороформе, легкие наркотики (кодеин, дионин — 0,01 г), кислород, тепло.

При спазме голосовой щели — местное тепло, ингаляция, атропин, по показаниям трахеотомия. Сердечные средства по показаниям. При остановке дыхания — искусственное дыхание. Лечение и профилактика отека легких (см.).

Профилактика сводится к герметизации аппаратуры и коммуникаций. При работе на опасных участках следует применять фильтрующий промышленный противогаз марки К (зеленая коробка) и систематически контролировать концентрацию Аммиака в воздухе производственных помещений.

ПДК в атмосфере производственных помещений — 20 мг/м3.

Экстренные меры

Вызов скорой помощи — обязателен

Помощь при отравлении аммиаком, даже в лёгкой степени, должна быть незамедлительной. Первоочередной задачей является вызов неотложки, потому как самостоятельно справиться с токсемией данным газом невозможно. Это в компетенции врачей токсикологов и пульмонологов.

Доврачебные меры

Последующие действия имеют цель облегчить состояние и самочувствие отравившемуся человеку. Если произошло отравление аммиаком, первая помощь состоит из шагов:

  • Вывести пострадавшего за пределы поражённой зоны на свежий воздух, для обеспечения большей вентиляции лёгких.
  • Промыть носоглотку и поверхность кожи слабо концентрированным раствором кислоты (можно использовать водный раствор лимонной кислоты). Категорически не рекомендуется использовать воду с целью промывания.
  • Закапать в глаза анестетик (Дикаин). Промывать водой и слабым раствором кислоты нельзя. Затем надеть солнцезащитные очки.
  • При поражении пищеварительного тракта выпить 2-4 стакана воды либо раствора поваренной соли и спровоцировать рвоту.
  • После процедуры промывания наложить стерильную марлевую повязку.

Лечение

Первая медицинская помощь при отравлении аммиачными соединениями производится в условиях клиники. После госпитализации больному будут назначены следующие процедуры:

  • при необходимости — промывание ЖКТ с помощью зонда;
  • при изнуряющих болях — введение анальгетиков наркотического характера (фентанил, морфин и др);
  • в случае ларингоспазма — спазмолитики (но-шпа), дексаметазон, при лёгкой форме — будесонид в виде ингаляций, тепло на шейную область;
  • кислородные ингаляции;
  • при угрозе остановки дыхания — трахеостомия, искусственная вентиляция лёгких.

Аммиак — это газообразное вещество, что используется для промышленного производства и в сфере медицины. Отравление аммиаком является серьезным расстройством для организма человека

Важно вовремя заметить признаки и оказать первую помощь

Отравление парами аммиака начинается в тот момент, когда уровень концентрации превышает 20 мг на кубометр. Критический предел возникает после техногенных аварий на заводах химического профиля. Процесс интоксикации возможен, когда проводятся работы в канализации или ямах для слива без применения средств защиты.

Острое отравление химическим веществом (код МКБ-10 Т43) происходит:

  1. Применение растворителей в быту или на рабочем месте.
  2. Игнорирование правил безопасности при работе с веществом.
  3. Интоксикация нашатырем. В сфере медицины спирт используется для приведения человека в норму после обморока.
  4. Попадание вещества перорально. В основном это касается суицидальных случаев.
  5. Попадание аммиака в глаза по небрежности (испарение).

Патогенез заболевания происходит стремительно. Когда в кровоток попадает опасная доза вещества, возникает расширение сосудов. В результате давление в артериях снижается до критического. Нередко аммиачное соединение провоцирует раздражение кожного покрова, слизистые оболочки и дыхательные пути. Контакт с веществом вызывает химический ожог.

Народная мудрость хранит большое количество рецептов, которые позволяют эффективно противостоять проблеме интоксикации организма. От последствий вдыхания паров аммиака отлично помогает парное молоко. Добавьте в 0,5 л 1 ст. л. майского меда и выпивайте натощак 3 раза в день. Альтернативой может стать натуральный отвар из шиповника.

Пары соединения могут негативно влиять на организм человека. Газ влияет на системы жизнедеятельности. Симптомы отравления аммиаком:

  • обильное слезотечение + боязнь света;
  • блефароспазматическое расстройство;
  • насморк (синдром ринореи);
  • усиленное слюнотчение;
  • сиплость речи + проявление першения в горле, оттек гортани;
  • кашель приступообразного типа;
  • сильные болевые ощущения в грудной клетке;
  • поражение органов дыхания;
  • головная боль;
  • диспепсические расстройства (резкая изжога, колики в животе, диарейные расстройства, рвотные проявления);
  • формирование разных волдырей на кожном покрове.

При продолжении действия газа у человека наблюдается мышечная слабость и нарушение кровообращения. Через короткий промежуток времени могут наблюдаться расстройства дыхания. Жжение, отек и боль кожных покровов. Дисфункции пищеварительной системы.

Получение

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

N2+3H2⇄2NH3{\displaystyle {\mathsf {N_{2}+3H_{2}\rightleftarrows 2NH_{3}}}} + 91,84 кДж

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода).

Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Следовательно, исходя из принципа Ле-Шателье, реакцию следует проводить при возможно низких температурах и при высоких давлениях — тогда равновесие будет смещено вправо. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. Проведение реакции при очень высоких давлениях требует создания специального, выдерживающего высокое давление оборудования, а значит, и больших капиталовложений. Кроме того, равновесие реакции даже при 700 °C устанавливается слишком медленно для практического её использования.

Выход аммиака (в объёмных процентах) в процессе Габера при различных температурах и давлении имеет следующие значения:

100 ат 300 ат 1000 ат 1500 ат 2000 ат 3500 ат
400 °C 25,12 47,00 79,82 88,54 93,07 97,73
450 °C 16,43 35,82 69,69 84,07 89,83 97,18
500 °C 10,61 26,44 57,47 Нет данных
550 °C 6,82 19,13 41,16

Применение катализатора (пористое железо с примесями Al2O3 и K2O) позволило ускорить достижение равновесного состояния. Интересно, что при поиске катализатора на эту роль пробовали более 20 тысяч различных веществ.

Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения аммиака проводят при следующих условиях: температура 500 °C, давление 350 атмосфер, катализатор. Выход аммиака при таких условиях составляет около 30 %. В промышленных условиях использован принцип циркуляции — аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счёт повышения давления.

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

NH4Cl+NaOH→NH3↑+NaCl+H2O{\displaystyle {\mathsf {NH_{4}Cl+NaOH\rightarrow NH_{3}\uparrow +NaCl+H_{2}O}}}

Обычно лабораторным способом аммиак получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашёной известью.

2NH4Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2NH3↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {2NH_{4}Cl+Ca(OH)_{2}\rightarrow CaCl_{2}+2NH_{3}\uparrow +2H_{2}O}}}

Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром.

Очень сухой аммиак можно получить, растворяя в нём металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление (при комнатной температуре давление насыщенных паров аммиака около 10 атмосфер). В промышленности аммиак осушают в абсорбционных колоннах.

Расходные нормы на тонну аммиака

На производство одной тонны аммиака в России расходуется в среднем 1200 н.м³ природного газа, в Европе — 900 н.м³
.

Белорусский «Гродно Азот» расходует 1200 н.м³ природного газа на тонну аммиака, после модернизации ожидается снижение расхода до 876 н.м³.

Украинские производители потребляют от 750 н.м³ до 1170 н.м³ природного газа на тонну аммиака.

По технологии UHDE заявляется потребление 6,7 — 7,4 Гкал энергоресурсов на тонну аммиака.

Химические свойства

NH3+H+⟶NH4+{\displaystyle {\ce {NH3 + H+ -> NH4+}}}.

Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:

NH3+H2O⟶NH4++OH−{\displaystyle {\ce {NH3 + H2O -> NH4+ + OH-}}}, Ko=1,8⋅10−5.

Взаимодействуя с кислотами, даёт соответствующие соли аммония:

NH3+HNO3⟶NH4NO3{\displaystyle {\ce {NH3 + HNO3 -> NH4NO3}}}.

Аммиак также способен образовывать с металлами соли — амиды, имиды и нитриды. Соединения, содержащие ионы NH2−{\displaystyle {\ce {NH2-}}}, называются амидами, NH2−{\displaystyle {\ce {NH^{2-}}}} — имидами, а N3−{\displaystyle {\ce {N^{3-}}}} — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:

2NH3+2K⟶2KNH2+H2↑{\displaystyle {\ce {2NH3 + 2K -> 2KNH2 + H2 ^}}}.

Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.

Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы OH−{\displaystyle {\ce {OH-}}} и NH2−{\displaystyle {\ce {NH2-}}}, а также молекулы H2O{\displaystyle {\ce {H2O}}} и NH3{\displaystyle {\ce {NH3}}} изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:

NaNH2+H2O⟶NaOH+NH3↑{\displaystyle {\ce {NaNH2 + H2O -> NaOH + NH3 ^}}}.

и в спиртах:

KNH2+C2H5OH⟶C2H5OK+NH3↑{\displaystyle {\ce {KNH2 + C2H5OH -> C2H5OK + NH3 ^}}}.

Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией:

KNH2⇄K++NH2−{\displaystyle {\ce {KNH2\rightleftarrows {K+}+NH2-}}}.

Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH2{\displaystyle {\ce {LiNH2}}} — нерастворим, NaNH2{\displaystyle {\ce {NaNH2}}} — малорастворим, KNH2{\displaystyle {\ce {KNH2}}}, RbNH2{\displaystyle {\ce {RbNH2}}} и CsNH2{\displaystyle {\ce {CsNH2}}} — хорошо растворимы.

При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:

2NH3→1200—1300 ∘CN2+3H2{\displaystyle {\ce {2NH3->{N2}+3H2}}} (реакция обратима),
4NH3+3O2⟶2N2↑+6H2O{\displaystyle {\ce {4NH3 + 3O2 -> 2N2 ^ + 6H2O}}} (без катализатора, при повышенной температуре),
4NH3+5O2⟶4NO↑+6H2O{\displaystyle {\ce {4NH3 + 5O2 -> 4NO ^ + 6H2O}}} (в присутствии катализатора, при повышенной температуре).

На восстановительной способности NH3{\displaystyle {\ce {NH3}}} основано применение нашатыря NH4Cl{\displaystyle {\ce {NH4Cl}}} для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:

3CuO+2NH4Cl⟶3Cu+3H2O+2HCl+N2{\displaystyle {\ce {3CuO + 2NH4Cl -> 3Cu + 3H2O + 2HCl + N_2}}}.

Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:

2NH3+NaOCl⟶N2H4+NaCl+H2O{\displaystyle {\ce {2NH3 + NaOCl -> N2H4 + NaCl + H2O}}}.

Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).

С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):

NH3+CH3Cl⟶CH3NH3Cl{\displaystyle {\ce {NH3 + CH3Cl -> Cl}}} (гидрохлорид метиламмония).

С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов (восстановительное аминирование).

При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя синильную кислоту HCN{\displaystyle {\ce {HCN}}} и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:

2CH4+2NH3+3O2⟶2HCN↑+6H2O{\displaystyle {\ce {2CH4 + 2NH3 + 3O2 -> 2HCN ^ + 6H2O}}},

C солями меди и с серебром образует комплексные соли-аммиакаты

Cu(NO3)2+4NH3⟶Cu(NH3)4(NO3)2{\displaystyle {\ce {Cu(NO3)2 + 4NH3 -> (NO3)2}}},
Cu3(PO4)2+12NH3⟶Cu(NH3)43(PO4)2{\displaystyle {\ce {Cu3(PO4)2 + 12NH3 -> 3(PO4)2}}},
Cu(CH3COO)2+4NH3⟶Cu(NH3)4(CH3COO)2{\displaystyle {\ce {Cu(CH3COO)2 + 4NH3 -> (CH3COO)2}}},
AgNO3+2NH3⟶Ag(NH3)2NO3{\displaystyle {\ce {AgNO3 + 2NH3 -> NO3}}}.

Колонна синтеза аммиака, построенная в 1921 году BASF в Оппау, ныне расположена при университете Карлсруэ.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий