Amoniak (NH3): kaj je, čemu je namenjen, tveganja

A amoniak, s formulo NH3, je brezbarven, strupen plin z močnim in neprijetnim vonjem. Ima piramidno geometrijo, poleg tega je najbolj topen plin v vodo da se pozna, prav po nastanku vodikove vezi. Je pomembna snov v svetovnem ciklu dušika.

Široko se uporablja kot gnojilo, saj dušik Je makrohranilo za rastline. Njen glavni proizvodni proces je Haber-Boschev postopek, razvit v začetku 20. stoletja. Je snov, ki vzbuja skrb, saj ima velik toksični potencial, v določenih primerih pa je lahko izpostavljenost usodni.

Preberite tudi: Azbest — snov, ki je bila v več državah prepovedana zaradi zdravstvenih težav

povzetek o amoniaku

• Amoniak je molekula s formulo NH₃, polaren, topen v vodi in piramidalne geometrije.
• Je brezbarven, strupen plin z močnim, neprijetnim vonjem.
• Dobršen del proizvedenega amoniaka je namenjen za proizvodnjo gnojila, saj je dušik makrohranilo za rastline.
• Glavni način sintetičnega pridobivanja amoniaka je Haber-Boschov postopek, ki so ga razvili v začetku 20. stoletja.
• Amoniak spodbuja previdnost, izpostavljenost temu plinu pa lahko povzroči resne težave, vključno s smrtjo.
• Kljub temu, da je poznan že od antičnih časov, so ga osamili in okarakterizirali šele v 18. stoletju.

lastnosti amoniaka

• molekulska formula: NH₃.
• Molska masa: 17,031 g.mol^-1.
• Fuzijska točkaTemperatura: -77,73 °C.
• VreliščeTemperatura: -33,33 °C.
• Gostota: 0,696g. L^-1.
• Fizični videz: brezbarven plin.
• Topnost: zelo topen v vodi (≈ 530 g. L^-1 pri 20 °C); topen v etanol je etil eter.
• dipolni moment: 1,47 D (polarna molekula).
• molekularna geometrija: piramidasto.

Kakšne so značilnosti amoniaka?

Amoniak je a Brezbarven, strupen plin z ostrim vonjem. Pojavlja se v naravi, predvsem z anaerobnim razpadom rastlinskih in živalskih snovi, zaznavajo pa ga tudi v vesolju. Nekaj ​​zelenjave v kombinaciji z bakterijami Rhizobium, lahko vežejo atmosferski dušik in tako proizvajajo NH₃, na pomembni stopnji v globalni cikel dušika.

Ko reagirate z kisik, v zgorevanje, proizvaja plin dušik in vodo:

4 NH₃ +30₂ → 2N₂ + 6H₂O

Med plini, je amoniak najbolj topen v vodi, neposredna posledica tvorbe njegove vodikove vezi z molekulami H₂O. Ima tudi nekoliko bazičen značaj zaradi naslednje ionizacijske reakcije:

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

Nizka vrednost K_B kaže, da se malo amoniaka ionizira, zato je tudi v razredčenih raztopinah še vedno opazen vonj po amoniaku.

Ilustracija molekule amoniaka.

Za kaj je amoniak?

Več od 80 % svetovne proizvodnje amoniaka se uporabi neposredno ali ne kmetijstvo. Med gnojili, ki se proizvajajo z uporabo amoniaka, so sečnina, amonijev fosfat, amonijev nitrat in drugi nitrati. Po podatkih Geološkega zavoda Združenih držav je leta 2018 svetovna proizvodnja amoniaka znašala približno 144 milijonov ton, pri čemer Azija glavni proizvajalec, predvsem zaradi Kitajska.

to je vse zakajDušik je eno izmed makrohranil rastlin. in je zato bistven element za njegovo dobro rast.

Amoniak se uporablja kot gnojilo.

tudi amoniak pomemben pri sintezi dušikove kisline, eno najbolj proizvedenih in trgovanih kemičnih snovi na svetu. Postopek se začne z oksidacijo iz NH₃ v NO z zgorevanjem amoniaka pri temperaturi 1200 K v prisotnosti katalizatorja iz rodija in platine (Rh/Pt):

4 NH₃ +50₂ → 4 NO + 6 H₂O

NO se nato pomeša z zrakom in absorbira v protitoku vode, pri čemer po nekaj korakih nastane dušikova kislina s koncentracijo približno 60 mas.

Med manjšimi uporabami je uporaba amoniaka v kozmetični industriji ter tudi v sestavi čistil in belil.

Preberite tudi: Amonijev nitrat - zelo reaktivna spojina, ki se uporablja v gnojilih in eksplozivih

Pridobivanje amoniaka

Glavna oblika proizvodnje amoniaka je Haber-Boschov postopek, prvič razvit leta 1908 nemškega kemika Fritz Haber nato pa ga je nemški kemik in inženir Carl Bosch med letoma 1909 in 1913 prilagodil industrijskemu obsegu. Oba sta bila nagrajena z Nobelova nagrada kemije za podvig.

Švedska znamka iz leta 1978 v čast znanstveniku Fritzu Haberju. [1]

A Reakcija procesa je naslednja:

št₂ + 3H₂ ⇌ 2 NH₃

Vodik se proizvaja skozi metan, CH₄, s paro in zrakom, ki proizvaja CO in vodikov plin. Tudi sam CO lahko reagira s paro in proizvede več vodikovega plina.

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

CO + H₂O → CO2 + H₂

Izziv postopka Haber-Bosch je izkoristek in za dosego dobrega izkoristka so potrebni pogoji termodinamika mora biti zelo dobro prilagojena v klasični uporabi principov fizikalne kemije v sistemih v ravnovesje.

Ker gre za eksotermno reakcijo (ΔH = - 92 kJ.mol^-1), povišanje temperature kljub povečanju hitrosti kemijska reakcija, zmanjša izkoristek reakcije. Pri dani temperaturi se v razmerah visokega tlaka povečata tako hitrost reakcije kot njen izkoristek. Prisotnost katalizatorja tudi olajša postopek. Zato so idealni proizvodni pogoji pri temperaturo blizu 450 °C, a pritisk 20.260 kPa in heterogenega Fe katalizatorja₃O₄ v mešanici s K₂O, SiO₂ in Al₂O₃.

Previdnostni ukrepi z amoniakom

Amoniak je strupen plin, vendar nam naravne koncentracije te spojine niso nevarne. Že za tiste, ki delajo s to snovjo, mora biti pozornost stalna, saj pri višjih stopnjah izpostavljenosti NH₃ lahko povzroči resne poškodbe, na primer draženje kožo, nas oči, v grlu in pljuča, poleg pojava kašlja in opeklin. Ko je koncentracija amoniaka v območju od 2500 do 4000 ppm (mg. L-1) v zraku povzroči smrt človeka v približno 30 minutah, pri višjih koncentracijah, kot je 5000 do 10000 ppm, pa je smrt praktično trenutna.

Kljub vsemu pa amoniak ni razvrščen kot rakotvoren Mednarodna agencija za raziskave raka (IARC).

zgodovina amoniaka

Čeprav se razume, da je amoniak znan že od antičnih časov, je ena prvih omemb rešitve voda te snovi izhaja iz dela Raymonda Lullyja, katalonskega misijonarja, ki je živel med trinajstim in XIV. Knjiga Skeptični kemik (iz angleščine Skeptični kemik), iz leta 1661 in avtorja Roberta Boyla, omenja tudi vodno raztopino amoniaka, na enak način, kot Johann Kunkel van Lowenstern omenja plin v svojih delih.

A odkritje pripisujejo Angležu Josephu Pristlyju^*, ki je izoliral in označil spojino leta 1773 s segrevanjem vodne raztopine amoniaka (ki jo je imenoval "hlapni duh amonijeve soli"). Takrat je Pristly plin imenoval "alkalni zrak". Leta 1782 je švedski kemik Torburn Olof Bergman predlagal ime amoniak za "alkalen zrak", leta 1785 pa je francoski kemik Claude Louis Berthollet določil kemično sestavo amoniaka.

^* Ameriško kemijsko združenje priznava tudi Šveda Josepha Blacka, Irca Petra Woulfeja in Šveda Carla Wilhelma Scheeleja kot znanstvenike, ki so izolirali amoniak.

Avtor: Stefano Araujo Novais
Učiteljica kemije