Ammoniakk (NH3): hva det er, hva det er for, risikoer

EN ammoniakk, med formelen NH3, er en fargeløs, giftig gass med en sterk og ubehagelig lukt. Den har en pyramideformet geometri, i tillegg til å være den mest løselige gassen i vann som er kjent, nettopp ved dannelsen av hydrogenbindinger. Det er et viktig stoff i det globale nitrogenkretsløpet.

Det er mye brukt som gjødsel, siden nitrogen Det er et makronæringsstoff for planter. Hovedproduksjonsprosessen er Haber-Bosch-prosessen, utviklet på begynnelsen av 1900-tallet. Det er et stoff som inspirerer til omsorg, da det har et stort giftig potensial, og i visse tilfeller kan eksponering for det være dødelig.

Les også: Asbest — stoff som har vært forbudt i flere land på grunn av helseproblemer

oppsummering om ammoniakk

• Ammoniakk er et molekyl med formelen NH₃, polar, løselig i vann og av pyramideformet geometri.
• Det er en fargeløs, giftig gass med en sterk, ubehagelig lukt.
• En god del av ammoniakken som produseres er bestemt til produksjon av gjødsel, siden nitrogen er et makronæringsstoff for planter.
• Den viktigste måten å få ammoniakk på syntetisk er gjennom Haber-Bosch-prosessen, utviklet på begynnelsen av 1900-tallet.
• Ammoniakk inspirerer til forsiktighet, og eksponering for denne gassen kan forårsake alvorlige problemer, inkludert død.
• Til tross for at den var kjent siden antikken, ble den først isolert og karakterisert på 1700-tallet.

ammoniakkegenskaper

• molekylær formel: NH₃.
• Molar masse: 17,031 g.mol^-1.
• Fusjonspunkt: -77,73 °C.
• Kokepunkt: -33,33 °C.
• Tetthet: 0,696 g. L^-1.
• Fysisk utseende: fargeløs gass.
• Løselighet: svært løselig i vann (≈ 530 g. L^-1 ved 20 °C); løselig i etanol Det er etyleter.
• dipolmoment: 1,47 D (polart molekyl).
• molekylær geometri: pyramideformet.

Hva kjennetegner ammoniakk?

Ammoniakk er en Fargeløs, giftig, stikkende luktende gass. Det forekommer i naturen, hovedsakelig gjennom anaerobt forfall av plante- og dyremateriale, og oppdages også i verdensrommet. Noen grønnsaker, kombinert med bakterier Rhizobium, er i stand til å fikse atmosfærisk nitrogen og dermed produsere NH₃, på et viktig stadium i global nitrogensyklus.

Når du reagerer med oksygen, i en forbrenning, produserer nitrogengass og vann:

4 NH₃ +30₂ → 2 N₂ + 6H₂O

Mellom gasser, ammoniakk har høyest løselighet i vann, en direkte konsekvens av dannelsen av dens hydrogenbinding med H-molekyler₂O. Den har også en litt grunnleggende karakter, på grunn av følgende ioniseringsreaksjon:

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

Den lave verdien av K_B viser at lite ammoniakk ioniserer, så selv i fortynnede løsninger er lukten av ammoniakk fortsatt merkbar.

Ammoniakk molekyl illustrasjon.

Hva er ammoniakk for?

Mer av 80 % av verdens ammoniakkproduksjon brukes direkte eller ikke i jordbruk. Blant gjødselen som produseres ved bruk av ammoniakk er urea, ammoniumfosfat, ammoniumnitrat og andre nitrater. I følge United States Geological Survey var verdensproduksjonen av ammoniakk i 2018 rundt 144 millioner tonn, med Asia hovedprodusenten, hovedsakelig på grunn av Kina.

at alle HvorforNitrogen er et av makronæringsstoffene til planter. og derfor er det et viktig element for god vekst.

Ammoniakk brukes som gjødsel.

ammoniakk også viktig i syntesen av salpetersyre, et av de mest produserte og omsatte kjemiske stoffene i verden. Prosessen starter med oksidasjon fra NH₃ til NO, gjennom forbrenning av ammoniakk ved en temperatur på 1200 K i nærvær av en rhodium- og platinakatalysator (Rh/Pt):

4 NH₃ +50₂ → 4 NO + 6 H₂O

NO blir deretter blandet med luft og absorbert i en motstrøm av vann, og produserer, etter noen få trinn, salpetersyre, med en konsentrasjon på ca. 60 masseprosent.

Blant mindre bruksområder er påføring av ammoniakk i kosmetikkindustrien og også i sammensetningen av rengjøringsprodukter og blekemidler.

Les også: Ammoniumnitrat - svært reaktiv forbindelse som brukes i gjødsel og eksplosiver

Innhenting av ammoniakk

Hovedformen for ammoniakkproduksjon er ved Haber-Bosch-prosessen, først utviklet i 1908 av den tyske kjemikeren Fritz Haber og deretter tilpasset industriell skala av den tyske kjemikeren og ingeniøren Carl Bosch mellom 1909 og 1913. Begge ble tildelt Nobel pris av kjemi for bragden.

Svensk frimerke fra 1978 til ære for vitenskapsmann Fritz Haber. [1]

EN Prosessreaksjonen er som følger:

Nei₂ + 3H₂ ⇌ 2 NH₃

Hydrogen produseres gjennom metan, CH₄, med damp og luft, produserer CO og hydrogengass. CO selv kan også reagere med damp for å produsere mer hydrogengass.

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

CO + H₂O → CO2 + H₂

Utfordringen med Haber-Bosch-prosessen er utbytte, og for å oppnå et godt utbytte er betingelsene termodynamikk må være veldig godt justert, i en klassisk anvendelse av prinsippene for fysisk kjemi i systemer i balansere.

Å være en eksoterm reaksjon (ΔH = -92 kJ.mol^-1), økningen i temperatur, til tross for å øke hastigheten på kjemisk reaksjon, reduserer utbyttet av reaksjonen. Ved en gitt temperatur økes både reaksjonshastigheten og dens utbytte i en situasjon med høyt trykk. Tilstedeværelsen av en katalysator letter også prosessen. Derfor er de ideelle produksjonsforholdene med temperatur nær 450 °C, a press på 20 260 kPa og en heterogen Fe-katalysator₃O₄ blandet med K₂Å, SiO₂ og Al₂O₃.

Forholdsregler med ammoniakk

Ammoniakk er en giftig gass, men naturlige konsentrasjoner av denne forbindelsen er ikke farlige for oss. Allerede for de som jobber med dette stoffet, må oppmerksomheten være konstant, siden ved høyere eksponeringsnivåer NH₃ kan forårsake alvorlig skade, for eksempel irritasjon på hud, oss øyne, i halsen og lungene, i tillegg til forekomsten av hoste og brannskader. Når ammoniakkkonsentrasjonen er i området 2500 til 4000 ppm (mg. L-1) i luften, forårsaker det et menneskes død på omtrent 30 minutter, og ved høyere konsentrasjonsnivåer, som 5000 til 10000 ppm, er døden praktisk talt øyeblikkelig.

Til tross for alt dette, ammoniakk ikke klassifisert som kreftfremkallende av International Agency for Research on Cancer (IARC).

ammoniakks historie

Selv om det er forstått at ammoniakk har vært kjent siden antikken, en av de første referansene til en løsning vann av dette stoffet kommer fra arbeidet til Raymond Lully, en katalansk misjonær som levde mellom det trettende og XIV. Boken Den skeptiske kjemikeren (fra engelsk Den skeptiske kymisten), fra 1661 og forfattet av Robert Boyle, nevner også en vandig løsning av ammoniakk, på samme måte som Johann Kunkel van Lowenstern nevner gassen i sine arbeider.

EN oppdagelsen er kreditert engelskmannen Joseph Pristly^*, som isolerte og karakteriserte forbindelsen i 1773 ved å varme opp en vandig løsning av ammoniakk (som han kalte den "flyktige spriten av ammoniumsalt"). På den tiden omtalte Pristly gassen som "alkalisk luft". I 1782 foreslo den svenske kjemikeren Torburn Olof Bergman navnet ammoniakk for "alkalisk luft", og i 1785 bestemte den franske kjemikeren Claude Louis Berthollet den kjemiske sammensetningen av ammoniakk.

^* American Chemical Society krediterer også svenske Joseph Black, irske Peter Woulfe og svenske Carl Wilhelm Scheele som forskere som isolerte ammoniakk.

Av Stefano Araujo Novais
Kjemilærer