A amonjaks, ar formulu NH3, ir bezkrāsaina, toksiska gāze ar spēcīgu un nepatīkamu smaku. Tam ir piramīdveida ģeometrija, turklāt tā ir visvairāk šķīstošā gāze ūdens kas ir zināms, tieši veidojoties ūdeņraža saites. Tā ir svarīga viela globālajā slāpekļa ciklā.
To plaši izmanto kā mēslojumu, kopš slāpeklis Tas ir makroelements augiem. Tās galvenais ražošanas process ir Haber-Bosch process, kas izstrādāts 20. gadsimta sākumā. Tā ir viela, kas iedvesmo rūpes, jo tai ir liels toksiskuma potenciāls, un dažos gadījumos tās iedarbība var būt letāla.
Izlasi arī: Azbests — viela, kas veselības problēmu dēļ ir aizliegta vairākās valstīs
kopsavilkums par amonjaku
- Amonjaks ir molekula ar formulu NH3, polāri, ūdenī šķīstoši un piramīdas ģeometrijas.
- Tā ir bezkrāsaina, toksiska gāze ar spēcīgu, nepatīkamu smaku.
- Liela daļa saražotā amonjaka ir paredzēta ražošanai mēslošanas līdzekļi, jo slāpeklis ir augu makroelements.
- Galvenais veids, kā sintētiski iegūt amonjaku, ir Hābera-Boša process, kas izstrādāts 20. gadsimta sākumā.
- Amonjaks rada piesardzību, un šīs gāzes iedarbība var izraisīt nopietnas problēmas, tostarp nāvi.
- Neskatoties uz to, ka tā ir pazīstama kopš seniem laikiem, tā tika izolēta un raksturota tikai 18. gadsimtā.
amonjaka īpašības
- molekulārā formula: NH3.
- Molārā masa: 17,031 g.mol-1.
- Sadales punkts: -77,73 °C.
- Vārīšanās punkts: -33,33 °C.
- Blīvums: 0,696g. L-1.
- Ārējais izskats: bezkrāsaina gāze.
- Šķīdība: ļoti labi šķīst ūdenī (≈ 530 g. L-1 20 °C temperatūrā); šķīst etanols Tas ir etilēteris.
- dipola moments: 1,47 D (polārā molekula).
- molekulārā ģeometrija: piramīdveida.
Kādas ir amonjaka īpašības?
Amonjaks ir a Bezkrāsaina, toksiska gāze ar asu smaržu. Tas notiek dabā, galvenokārt augu un dzīvnieku vielu anaerobās sabrukšanas rezultātā, un tiek konstatēts arī kosmosā. Daži dārzeņi kopā ar baktērijām Rhizobium, spēj fiksēt atmosfēras slāpekli un tādējādi ražot NH3, svarīgā posmā globālais slāpekļa cikls.
Kad tu reaģē ar skābeklis, iekšā degšana, ražo slāpekļa gāzi un ūdeni:
4 NH3 +302 → 2 N2 + 6H2O
Starp gāzes, amonjakam ir visaugstākā šķīdība ūdenī, tiešas sekas tam, ka veidojas tā ūdeņraža saite ar H molekulām2O. Tam ir arī nedaudz pamata raksturs šādas jonizācijas reakcijas dēļ:
NH3 (aq) + H2O(l) ⇌ NH4+ (aq) + OH- (šeit) KB = 1,8 x 10-5
Zemā K vērtībaB parāda, ka maz amonjaka jonizē, tāpēc pat atšķaidītos šķīdumos joprojām ir jūtama amonjaka smaka.
Kam paredzēts amonjaks?
Vairāk no 80% no pasaulē saražotā amonjaka tiek izmantoti tieši vai ne lauksaimniecība. Starp mēslošanas līdzekļiem, ko ražo, izmantojot amonjaku, ir urīnviela, amonija fosfāts, amonija nitrāts un citi nitrāti. Saskaņā ar Amerikas Savienoto Valstu Ģeoloģijas dienesta datiem 2018. gadā pasaulē saražoja aptuveni 144 miljonus tonnu amonjaka. Āzija galvenais ražotājs, lielā mērā pateicoties Ķīna.
Tas viss kāpēcSlāpeklis ir viens no augu makroelementiem. un tāpēc tas ir būtisks tās labas izaugsmes elements.
arī amonjaks svarīga slāpekļskābes sintēzē, viena no visvairāk ražotajām un tirgotajām ķīmiskajām vielām pasaulē. Process sākas ar oksidēšanās no NH3 uz NO, sadedzinot amonjaku 1200 K temperatūrā rodija un platīna katalizatora (Rh/Pt) klātbūtnē:
4 NH3 +502 → 4 NO + 6 H2O
Pēc tam NO tiek sajaukts ar gaisu un absorbēts ūdens pretstrāvā, pēc dažiem soļiem iegūstot slāpekļskābi, kuras koncentrācija ir aptuveni 60 masas%.
Viens no mazākajiem lietojumiem ir amonjaka izmantošana kosmētikas rūpniecībā, kā arī tīrīšanas līdzekļu un balinātāju sastāvā.
Izlasi arī: Amonija nitrāts — ļoti reaģējošs savienojums, ko izmanto mēslošanas līdzekļos un sprāgstvielās
Amonjaka iegūšana
Galvenais amonjaka ražošanas veids ir Haber-Bosch process, pirmo reizi izstrādāts 1908. gadā vācu ķīmiķis Frics Hābers un pēc tam vācu ķīmiķis un inženieris Kārlis Bošs no 1909. līdz 1913. gadam to pielāgoja rūpnieciskiem mērogiem. Abi tika apbalvoti ar Nobela prēmija no ķīmijas par varoņdarbu.
![Zviedrijas pastmarka no 1978. gada, godinot zinātnieku Frici Hāberu. [1]](/f/4b0723ee95dab53774bdd0290996b108.jpg)
A Procesa reakcija ir šāda:
Nē2 + 3H2 ⇌ 2 NH3
Ūdeņradis tiek ražots caur metāns, CH4, ar tvaiku un gaisu, radot CO un ūdeņraža gāzi. Pats CO var arī reaģēt ar tvaiku, veidojot vairāk ūdeņraža gāzes.
CH4 +H2O → CO + 3 H2
CO + H2O → CO2 + H2
Hāber-Bosha procesa izaicinājums ir raža, un, lai panāktu labu ražu, apstākļi termodinamikai jābūt ļoti labi pielāgotai, klasiski piemērojot fizikālās ķīmijas principus sistēmās līdzsvaru.
Tā ir eksotermiska reakcija (ΔH = -92 kJ.mol-1), temperatūras paaugstināšanās, neskatoties uz ātruma palielināšanos ķīmiskā reakcija, samazina reakcijas iznākumu. Pie noteiktas temperatūras augsta spiediena situācijā palielinās gan reakcijas ātrums, gan tās iznākums. Katalizatora klātbūtne arī atvieglo procesu. Tāpēc ideāli ražošanas apstākļi ir ar temperatūra tuvu 450 °C, a spiedienu 20 260 kPa un neviendabīgs Fe katalizators3O4 sajauc ar K2O, SiO2 un Al2O3.
Piesardzības pasākumi ar amonjaku
Amonjaks ir toksiska gāze, tomēr šī savienojuma dabiskā koncentrācija mums nav bīstama. Jau tagad tiem, kas strādā ar šo vielu, uzmanībai jābūt pastāvīgai, jo pie augstāka iedarbības līmeņa NH3 var izraisīt nopietnus bojājumus, piemēram, kairinājumu āda, mēs acis, kaklā un plaušas, papildus klepus un apdegumu rašanās. Ja amonjaka koncentrācija ir robežās no 2500 līdz 4000 ppm (mg. L-1) gaisā, tas izraisa cilvēka nāvi aptuveni 30 minūtēs, un augstākās koncentrācijas līmenī, piemēram, no 5000 līdz 10 000 ppm, nāve ir praktiski tūlītēja.
Neskatoties uz to visu, amonjaks nav klasificēts kā kancerogēns Starptautiskā vēža izpētes aģentūra (IARC).
amonjaka vēsture
Lai gan ir saprotams, ka amonjaks ir zināms kopš seniem laikiem, viena no pirmajām atsaucēm uz risinājumu Šīs vielas ūdens nāk no Raimonda Lullija, katalāņu misionāra, kurš dzīvoja no trīspadsmitā līdz XIV. Grāmata Skeptiskais ķīmiķis (no angļu valodas Skeptiskais ķīmiķis), no 1661. gada un kura autors ir Roberts Boils, arī piemin amonjaka ūdens šķīdumu, tāpat kā Johans Kunkels van Lovenšterns savos darbos piemin gāzi.
A atklājums tiek pieskaitīts anglim Džozefam Pristlijam*, kurš 1773. gadā izolēja un raksturoja savienojumu, karsējot amonjaka ūdens šķīdumu (ko viņš nosauca par "amonija sāls gaistošu garu"). Toreiz Pristlija gāzi dēvēja par "sārmainu gaisu". 1782. gadā zviedru ķīmiķis Torburns Olofs Bergmans ierosināja nosaukumu amonjaks apzīmēšanai "sārmains gaiss", bet 1785. gadā franču ķīmiķis Klods Luiss Bertolē noteica amonjaka ķīmisko sastāvu.
* Amerikas Ķīmijas biedrība arī atzīst zviedru Džozefu Bleku, īru Pīteru Vulfu un zviedru Karlu Vilhelmu Šēlu kā zinātniekus, kuri izolēja amonjaku.
Autors Stefano Araujo Novais
Ķīmijas skolotājs
