Ammoniakki (NH3): mitä se on, mihin se on tarkoitettu, riskit

A ammoniakkia, jonka kaava on NH3, on väritön, myrkyllinen kaasu, jolla on voimakas ja epämiellyttävä haju. Sillä on pyramidin muotoinen geometria sen lisäksi, että se on liukoisin kaasu vettä joka tiedetään, nimenomaan muodostamalla vetysidoksia. Se on tärkeä aine globaalissa typen kierrossa.

Sitä käytetään laajalti lannoitteena, koska typpeä Se on kasvien makroravintoaine. Sen päätuotantoprosessi on Haber-Boschin prosessi, joka kehitettiin 1900-luvun alussa. Se on hoitoon inspiroiva aine, koska sillä on suuri myrkyllisyyspotentiaali, ja joissakin tapauksissa altistuminen sille voi olla kohtalokasta.

Lue myös: Asbesti – aine, joka on kielletty useissa maissa terveysongelmien vuoksi

Yhteenveto ammoniakista

• Ammoniakki on molekyyli, jonka kaava on NH₃, polaarinen, veteen liukeneva ja pyramidin muotoinen.
• Se on väritön, myrkyllinen kaasu, jolla on voimakas, epämiellyttävä haju.
• Suuri osa tuotetusta ammoniakista on tarkoitettu ammoniakin valmistukseen lannoitteet, koska typpi on kasvien makroravintoaine.
• Pääasiallinen tapa saada ammoniakkia synteettisesti on Haber-Boschin prosessi, joka kehitettiin 1900-luvun alussa.
• Ammoniakki herättää varovaisuutta, ja altistuminen tälle kaasulle voi aiheuttaa vakavia ongelmia, mukaan lukien kuoleman.
• Huolimatta siitä, että se tunnettiin muinaisista ajoista lähtien, se oli eristetty ja luonnehdittu vasta 1700-luvulla.

ammoniakin ominaisuudet

• molekyylikaava: NH₃.
• Moolimassa: 17,031 g.mol^-1.
• Fuusiopiste: -77,73 °C.
• Kiehumispiste: -33,33 °C.
• TiheysPaino: 0,696 g. L^-1.
• Fyysinen ulkonäkö: väritön kaasu.
• Liukoisuus: liukenee hyvin veteen (≈ 530 g. L^-1 20 °C: ssa); liukenee etanoli se on etyylieetteri.
• dipolimomentti: 1,47 D (polaarinen molekyyli).
• molekyyligeometria: pyramidin muotoinen.

Mitkä ovat ammoniakin ominaisuudet?

Ammoniakki on a Väritön, myrkyllinen, pistävän hajuinen kaasu. Sitä esiintyy luonnossa pääasiassa kasvi- ja eläinaineksen anaerobisen hajoamisen kautta, ja sitä havaitaan myös ulkoavaruudessa. Jotkut vihannekset yhdistettynä bakteereihin Rhizobiumpystyvät sitomaan ilmakehän typpeä ja siten tuottamaan NH: a₃, tärkeässä vaiheessa globaali typen kiertokulku.

Kun reagoit happi, jonkin sisällä palaminen, tuottaa typpikaasua ja vettä:

4 NH₃ +30₂ → 2 N₂ + 6H₂O

Välissä kaasut, ammoniakki liukenee parhaiten veteen, suora seuraus sen vetysidoksen muodostumisesta H-molekyylien kanssa₂O. Sillä on myös hieman emäksinen luonne seuraavasta ionisaatioreaktiosta johtuen:

NH₃ (aq) + H₂O(l) ⇌NH₄⁺ (aq) + OH^- (täällä) K_B = 1,8 x 10^-5

K: n alhainen arvo_B osoittaa, että vähän ammoniakkia ionisoituu, joten laimeissakin liuoksissa ammoniakin haju on edelleen havaittavissa.

Ammoniakkimolekyylin kuva.

Mihin ammoniakki on tarkoitettu?

Lisää 80 % maailman ammoniakin tuotannosta käytetään suoraan tai ei maataloudessa. Ammoniakilla valmistettavia lannoitteita ovat urea, ammoniumfosfaatti, ammoniumnitraatti ja muut nitraatit. Yhdysvaltain geologisen tutkimuskeskuksen mukaan vuonna 2018 maailman ammoniakin tuotanto oli noin 144 miljoonaa tonnia. Aasia päätuottaja, suurelta osin johtuen Kiina.

se kaikki miksiTyppi on yksi kasvien makroravintoaineista. ja siksi se on olennainen osa sen hyvää kasvua.

Ammoniakkia käytetään lannoitteena.

myös ammoniakkia tärkeä typpihapon synteesissä, yksi maailman eniten tuotetuista ja myydyistä kemiallisista aineista. Prosessi alkaa hapettumista NH: lta₃ NO: ksi polttamalla ammoniakkia 1200 K: n lämpötilassa rodium- ja platinakatalyytin (Rh/Pt) läsnä ollessa:

4 NH₃ +50₂ → 4 NO + 6 H₂O

Sitten NO sekoitetaan ilman kanssa ja absorboidaan veden vastavirtaan, jolloin muodostuu muutaman vaiheen jälkeen typpihappoa, jonka pitoisuus on noin 60 massaprosenttia.

Vähemmistökäyttöön kuuluu ammoniakin käyttö kosmetiikkateollisuudessa sekä puhdistusaineiden ja valkaisuaineiden koostumuksissa.

Lue myös: Ammoniumnitraatti – erittäin reaktiivinen yhdiste, jota käytetään lannoitteissa ja räjähteissä

Ammoniakin saaminen

Ammoniakin pääasiallinen tuotantomuoto on Haber-Boschin prosessi kehitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1908 saksalaisen kemistin toimesta Fritz Haber ja sitten saksalainen kemisti ja insinööri Carl Bosch mukautti sen teolliseen mittakaavaan vuosina 1909-1913. Molemmat palkittiin Nobel palkinto kemiaa saavutuksesta.

Ruotsin postimerkki vuodelta 1978 tiedemies Fritz Haberin kunniaksi. [1]

A Prosessin reaktio on seuraava:

Ei₂ + 3H₂ ⇌ 2 NH₃

Vetyä tuotetaan metaani, CH₄, höyryn ja ilman kanssa, joka tuottaa hiilidioksidia ja vetykaasua. CO itse voi myös reagoida höyryn kanssa tuottaen lisää vetykaasua.

CH₄ +H₂O → CO + 3 H₂

CO + H₂O → CO2 + H₂

Haber-Boschin prosessin haasteena on tuotto, ja hyvän tuoton saavuttamiseksi olosuhteet termodynamiikka on säädettävä erittäin hyvin fysiikan kemian periaatteiden klassisessa soveltamisessa järjestelmissä saldo.

Koska kyseessä on eksoterminen reaktio (ΔH = -92 kJ.mol^-1), lämpötilan nousu huolimatta nopeuden lisääntymisestä kemiallinen reaktio, vähentää reaktion saantoa. Tietyssä lämpötilassa sekä reaktion nopeus että sen saanto lisääntyvät korkean paineen tilanteessa. Katalyytin läsnäolo myös helpottaa prosessia. Siksi ihanteelliset tuotantoolosuhteet ovat kanssa lämpötila lähellä 450 °C, a paine 20 260 kPa ja heterogeeninen Fe-katalyytti₃O₄ sekoitettuna K: n kanssa₂O, SiO₂ ja Al₂O₃.

Varotoimet ammoniakin kanssa

Ammoniakki on myrkyllinen kaasu, mutta tämän yhdisteen luonnolliset pitoisuudet eivät ole meille vaarallisia. Jo tämän aineen kanssa työskentelevien huomion on oltava jatkuvaa, koska korkeammilla altistustasoilla NH₃ voi aiheuttaa vakavia vaurioita, kuten ärsytystä iho, me silmät, kurkussa ja keuhkoihinyskän ja palovammojen esiintymisen lisäksi. Kun ammoniakkipitoisuus on välillä 2500-4000 ppm (mg. L-1) ilmassa se aiheuttaa ihmisen kuoleman noin 30 minuutissa ja korkeammilla pitoisuuksilla, kuten 5000-10000 ppm, kuolema on käytännössä välitön.

Kaikesta tästä huolimatta ammoniakkia ei ole luokiteltu syöpää aiheuttavaksi aineeksi Kansainvälisen syöväntutkimuskeskuksen (IARC) toimesta.

ammoniakin historia

Vaikka tiedetään, että ammoniakki on tunnettu muinaisista ajoista lähtien, yksi ensimmäisistä viittauksista ratkaisuun Tämän aineen vesi on peräisin Raymond Lullyn, katalonialaisen lähetyssaarnaajan työstä, joka asui 13. XIV. Kirja Skeptinen kemisti (englannista Skeptinen kimisti), vuodelta 1661 ja kirjoittaja Robert Boyle, mainitsee myös ammoniakin vesiliuoksen, samalla tavalla kuin Johann Kunkel van Lowenstern mainitsee kaasun teoksissaan.

A löydön ansioksi on englantilainen Joseph Pristly^*, joka eristi ja karakterisoi yhdisteen vuonna 1773 kuumentamalla ammoniakin vesiliuosta (jota hän kutsui "ammoniumsuolan haihtuvaksi hengeksi"). Tuolloin Pristly kutsui kaasua "emäksiseksi ilmaksi". Vuonna 1782 ruotsalainen kemisti Torburn Olof Bergman ehdotti ammoniakin nimeä "emäksiselle ilmalle" ja vuonna 1785 ranskalainen kemisti Claude Louis Berthollet määritti ammoniakin kemiallisen koostumuksen.

^* American Chemical Society tunnustaa myös ruotsalaisen Joseph Blackin, irlantilaisen Peter Woulfen ja ruotsalaisen Carl Wilhelm Scheelen ammoniakin eristäjiksi.

Kirjailija: Stefano Araujo Novais
Kemian opettaja