アンモニア (NH3): その正体、その目的、リスク

あ アンモニア式 NH3 は、強く不快な臭いを持つ無色の有毒ガスです。 最も溶けやすい気体であることに加えて、ピラミッド状の幾何学的形状を持っています。 水 それは正確に、の形成によって知られています 水素結合. 地球規模の窒素循環において重要な物質です。

肥料として広く使われているので、 窒素 植物にとっては主要栄養素です。 その主な製造プロセスは、20 世紀初頭に開発されたハーバー・ボッシュ プロセスです。 これは非常に有毒な可能性があり、場合によっては暴露すると致命的になる可能性があるため、注意が必要な物質です。

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アンモニアについてまとめました

• アンモニアは化学式​​NH を持つ分子です。₃、極性があり、水に溶け、ピラミッド状の形状をしています。
• これは、強い不快な臭気を持つ無色の有毒ガスです。
• 生成されたアンモニアの大部分は、 肥料窒素は植物にとって主要栄養素であるためです。
• アンモニアを合成的に得る主な方法は、20 世紀初頭に開発されたハーバー・ボッシュ法によるものです。
• アンモニアは注意を喚起し、このガスにさらされると死亡を含む深刻な問題を引き起こす可能性があります。
• 古くから知られていたにもかかわらず、分離され特徴づけられたのは 18 世紀になってからです。

アンモニアの性質

• 分子式：NH₃.
• モル質量: 17.031 g.mol^-1.
• 融合点：-77.73℃。
• 沸点：-33.33℃。
• 密度：0.696g。 L^-1.
• 外見：無色の気体。
• 溶解性: 水に非常に溶けやすい (約 530 g. L^-1 20℃で）; に溶ける エタノール それは エチルエーテル.
• 双極子モーメント：１．４７Ｄ（極性分子）。
• 分子幾何学：ピラミッド型。

アンモニアにはどのような特徴があるのでしょうか？

アンモニアというのは、 無色、有毒、刺激臭のあるガス. これは主に動植物の嫌気性腐敗によって自然界で発生し、宇宙空間でも検出されます。 いくつかの野菜と細菌の組み合わせ 根粒菌、大気中の窒素を固定し、NH を生成することができます。₃の重要な段階で、 地球規模の窒素循環.

と反応すると、 空気、で 燃焼、窒素ガスと水を生成します。

4NH₃ +30₂ → 2N₂ +6H₂○

間に ガス、アンモニアは水への溶解度が最も高い、H 分子との水素結合の形成の直接的な結果です。₂O. また、次のイオン化反応により、わずかに基本的な性質もあります。

NH₃ (aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺ (aq) + OH^- （ここ）K_B = 1.8 × 10^-5

K の値が低い_B アンモニアはほとんどイオン化しないため、希薄な溶液中でもアンモニアの臭いが依然として顕著であることがわかります。

アンモニア分子の図。

アンモニアは何のためにあるのでしょうか？

さらに詳しく 世界のアンモニア生産量の 80% は、直接または非使用で使用されています。 農業. アンモニアを使用して製造される肥料には、尿素、リン酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、その他の硝酸塩があります。 米国地質調査所によると、2018年の世界のアンモニア生産量は約1億4,400万トンでした。 アジア メインプロデューサー、主に 中国.

それすべて なぜ窒素は植物の主要栄養素の 1 つです。 したがって、それは良好な成長に不可欠な要素です。

アンモニアは肥料として使われています。

アンモニアも 硝酸の合成に重要、世界で最も多く生産および取引されている化学物質の 1 つです。 プロセスは次から始まります 酸化 NHから₃ ロジウムおよび白金触媒 (Rh/Pt) の存在下、1200 K の温度でアンモニアを燃焼させて NO に変換します。

4NH₃ +50₂ → 4 NO + 6 H₂○

次に、NO は空気と混合され、水の向流に吸収され、数段階を経て、濃度約 60 質量％の硝酸が生成されます。

少数の用途の中には、化粧品産業や洗浄剤や漂白剤の組成物におけるアンモニアの用途があります。

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アンモニアの入手

アンモニア生成の主な形式は次のとおりです。 1908 年に初めて開発されたハーバー・ボッシュ プロセス ドイツの化学者によって フリッツ・ハーバー その後、1909 年から 1913 年にかけてドイツの化学者で技術者のカール・ボッシュによって工業規模に適応されました。 どちらも受賞しました ノーベル賞 化学の偉業を受賞。

科学者フリッツ ハーバーを讃える 1978 年のスウェーデンの切手。 [1]

あ プロセス反応は次のとおりです。

いいえ₂ + 3時間₂ ⇌ 2NH₃

水素は次のような方法で生成されます。 メタン、CH₄、蒸気と空気からCOと水素ガスを生成します。 CO 自体も水蒸気と反応して、より多くの水素ガスを生成します。

CH₄ +H₂O → CO + 3H₂

CO+H₂O → CO2 + H₂

ハーバー・ボッシュ法の課題は収率であり、良好な収率を達成するには条件が必要です。 熱力学は、物理化学の原理をシステムに古典的に応用する場合、非常によく調整する必要があります。 バランス。

発熱反応であるため (ΔH = - 92 kJ.mol)^-1）、速度が増加したにもかかわらず、温度が上昇します。 化学反応、反応の収率が低下します。 特定の温度では、高圧の状況では反応速度とその収率の両方が増加します。 触媒の存在もプロセスを促進します。 したがって、理想的な生産条件は次のとおりです。 温度 450℃近く、 プレッシャー 20,260 kPa および不均一系 Fe 触媒₃○₄ Kと混ぜた₂O、SiO₂ そしてアル₂○₃.

アンモニアに関する注意事項

アンモニアは有毒ガスですが、この化合物の自然濃度は私たちにとって危険ではありません。 すでに この物質を扱う人は常に注意を払う必要があります、より高いレベルの暴露ではNH₃ 炎症などの重大な損傷を引き起こす可能性があります。 肌、 私たち 目、喉に、そして 肺、咳や火傷の発生に加えて。 アンモニア濃度が2500～4000ppm(mg. L-1) 空気中では、人間は約 30 分で死亡し、5000 ～ 10000 ppm などのより高い濃度レベルでは、事実上即死します。

にもかかわらず、アンモニアは 発がん性物質として分類されていない 国際がん研究機関 (IARC) による。

アンモニアの歴史

アンモニアは古くから知られていたことは理解されていますが、解決策に関する最初の言及の 1 つは、 この物質の水は、13 世紀から 19 世紀まで生きたカタルーニャの宣教師、レイモンド・リュリーの業績から来ています。 XIV. 本 懐疑的な化学者 （英語から 懐疑的な化学者) は、1661 年に出版され、ロバート ボイルによって執筆され、ヨハン クンケル ファン レーヴェンシュテルンが作品の中でアンモニアについて言及しているのと同じように、アンモニアの水溶液についても言及しています。

あ 発見はイギリス人のジョセフ・プリストリーによるものとされている^*彼は 1773 年にアンモニア水溶液 (彼はこれを「アンモニウム塩の揮発性スピリット」と呼んだ) を加熱することによってこの化合物を単離し、特徴づけました。 当時、プリストリーはこのガスを「アルカリ性空気」と呼んでいました。 1782 年にスウェーデンの化学者トーバーン オロフ バーグマンが「アルカリ性空気」を意味するアンモニアという名前を提案し、1785 年にフランスの化学者クロード ルイ ベルトレがアンモニアの化学組成を決定しました。

^* アメリカ化学会はまた、スウェーデン人のジョセフ・ブラック、アイルランド人のピーター・ウルフ、スウェーデン人のカール・ウィルヘルム・シェーレをアンモニアを分離した科学者として認めている。

ステファノ・アラウホ・ノヴァイス著
化学の先生