Ammoniak (NH3): vad det är, vad det är till för, risker

A ammoniak, med formeln NH3, är en färglös, giftig gas med en stark och obehaglig lukt. Den har en pyramidformig geometri, förutom att den är den mest lösliga gasen i vatten det är känt, just genom bildandet av vätebindningar. Det är ett viktigt ämne i det globala kvävekretsloppet.

Det används ofta som gödningsmedel, eftersom kväve Det är ett makronäringsämne för växter. Dess huvudsakliga tillverkningsprocess är Haber-Bosch-processen, utvecklad i början av 1900-talet. Det är ett ämne som inspirerar till vård, eftersom det har stor giftig potential, och i vissa fall kan exponering för det vara dödlig.

Läs också: Asbest — ämne som har förbjudits i flera länder på grund av hälsoproblem

sammanfattning om ammoniak

Ammoniak är en molekyl med formeln NH₃, polär, löslig i vatten och av pyramidformig geometri.
Det är en färglös, giftig gas med en stark, obehaglig lukt.
En stor del av den producerade ammoniaken är avsedd för produktion av gödningsmedel, eftersom kväve är ett makronäringsämne för växter.

instagram story viewer

Det huvudsakliga sättet att erhålla ammoniak syntetiskt är genom Haber-Bosch-processen, utvecklad i början av 1900-talet.
Ammoniak inspirerar till försiktighet, och exponering för denna gas kan orsaka allvarliga problem, inklusive dödsfall.
Trots att den var känd sedan urminnes tider var den isolerad och karakteriserad först på 1700-talet.

ammoniakegenskaper

molekylär formel: NH₃.
Molar massa: 17,031 g.mol^-1.
Fusionspunkt: -77,73°C.
Kokpunkt: -33,33 °C.
Densitet: 0,696g. L^-1.
Fysiskt utseende: färglös gas.
Löslighet: mycket löslig i vatten (≈ 530 g. L^-1 vid 20°C); löslig i etanol Det är etyleter.
dipolmoment: 1,47 D (polär molekyl).
molekylär geometri: pyramidformad.

Vilka egenskaper har ammoniak?

Ammoniak är en Färglös, giftig gas med stickande lukt. Det förekommer i naturen, främst genom anaerobt sönderfall av växt- och djurmaterial, och detekteras även i yttre rymden. Vissa grönsaker, kombinerat med bakterier Rhizobium, kan fixera atmosfäriskt kväve och därmed producera NH₃, i ett viktigt skede i globala kvävekretsloppet.

När du reagerar med syre, i en förbränning, producerar kvävgas och vatten:

4 NH₃ +30₂ → 2 N₂ + 6H₂O

Mellan gaser, ammoniak har den högsta lösligheten i vatten, en direkt följd av bildandet av dess vätebindning med H-molekyler₂O. Den har också en något grundläggande karaktär, på grund av följande joniseringsreaktion:

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

Det låga värdet på K_B visar att lite ammoniak joniserar, så även i utspädda lösningar är lukten av ammoniak fortfarande märkbar.

Vad är ammoniak till för?

Mer av 80% av världens ammoniakproduktion används direkt eller inte i lantbruk. Bland de gödselmedel som produceras med ammoniak finns urea, ammoniumfosfat, ammoniumnitrat och andra nitrater. Enligt United States Geological Survey var världsproduktionen av ammoniak 2018 cirka 144 miljoner ton, med Asien huvudproducenten, till stor del på grund av Kina.

att alla VarförKväve är ett av växternas makronäringsämnen. och därför är det ett viktigt element för dess goda tillväxt.

Traktor häller ammoniak över plantage. — Ammoniak används som gödningsmedel.

ammoniak också viktigt vid syntesen av salpetersyra, ett av de mest producerade och omsatta kemiska ämnena i världen. Processen börjar med oxidation från NH₃ till NO, genom förbränning av ammoniak vid en temperatur av 1200 K i närvaro av en rodium- och platinakatalysator (Rh/Pt):

4 NH₃ +50₂ → 4 NO + 6 H₂O

NO blandas sedan med luft och absorberas i en motström av vatten, vilket efter några steg producerar salpetersyra, med en koncentration av cirka 60 viktprocent.

Bland mindre användningsområden är appliceringen av ammoniak i kosmetikaindustrin och även i sammansättningen av rengöringsprodukter och blekmedel.

Läs också: Ammoniumnitrat — mycket reaktiv förening som används i gödningsmedel och sprängämnen

Skaffa ammoniak

Den huvudsakliga formen av ammoniakproduktion är av Haber-Bosch-processen, utvecklad först 1908 av den tyske kemisten Fritz Haber och sedan anpassad till industriell skala av den tyske kemisten och ingenjören Carl Bosch mellan 1909 och 1913. Båda belönades med Nobelpriset i kemi för bedriften.

Svenskt frimärke från 1978 för att hedra vetenskapsmannen Fritz Haber. [1]

A Processreaktionen är som följer:

Nej₂ + 3H₂ ⇌ 2 NH₃

Väte produceras genom metanCH₄, med ånga och luft, som producerar CO och vätgas. CO själv kan också reagera med ånga för att producera mer vätgas.

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

CO + H₂O → CO2 + H₂

Utmaningen med Haber-Bosch-processen är utbyte, och för att ett bra utbyte ska uppnås är förutsättningarna termodynamiken måste vara mycket väl anpassad, i en klassisk tillämpning av fysikalisk kemi principer i system i balans.

Att vara en exoterm reaktion (ΔH = -92 kJ.mol^-1), ökningen av temperaturen, trots att hastigheten på kemisk reaktion, minskar utbytet av reaktionen. Vid en given temperatur ökas både reaktionshastigheten och dess utbyte i en situation med högt tryck. Närvaron av en katalysator underlättar också processen. Därför är de ideala produktionsförhållandena med temperatur nära 450 °C, a tryck på 20 260 kPa och en heterogen Fe-katalysator₃O₄ blandat med K₂O, SiO₂ och Al₂O₃.

Försiktighetsåtgärder med ammoniak

Ammoniak är en giftig gas, men naturliga koncentrationer av denna förening är inte farliga för oss. Redan för dem som arbetar med detta ämne måste uppmärksamheten vara konstant, eftersom vid högre exponeringsnivåer NH₃ kan orsaka allvarlig skada, såsom irritation på hud, oss ögon, i halsen och lungorna, förutom förekomsten av hosta och brännskador. När ammoniakkoncentrationen är i intervallet 2500 till 4000 ppm (mg. L-1) i luften, orsakar det en människas död på cirka 30 minuter och vid högre koncentrationsnivåer, såsom 5000 till 10000 ppm, är döden praktiskt taget omedelbar.

Trots allt detta, ammoniak inte klassificerat som cancerframkallande av International Agency for Research on Cancer (IARC).

historia av ammoniak

Även om det är underförstått att ammoniak har varit känt sedan urminnes tider, en av de första referenserna till en lösning vatten av detta ämne kommer från arbetet av Raymond Lully, en katalansk missionär som levde mellan den trettonde och XIV. Boken Den skeptiske kemisten (från engelska Den skeptiske kymisten), från 1661 och författad av Robert Boyle, nämner också en vattenlösning av ammoniak, på samma sätt som Johann Kunkel van Lowenstern nämner gasen i sina verk.

A upptäckten krediteras engelsmannen Joseph Pristly^*, som isolerade och karakteriserade föreningen 1773 genom att värma en vattenlösning av ammoniak (som han kallade den "flyktiga spriten av ammoniumsalt"). På den tiden hänvisade Pristly till gasen som "alkalisk luft". År 1782 föreslog den svenske kemisten Torburn Olof Bergman namnet ammoniak för "alkalisk luft" och 1785 bestämde den franske kemisten Claude Louis Berthollet den kemiska sammansättningen av ammoniak.

^* American Chemical Society krediterar också svensken Joseph Black, irländaren Peter Woulfe och svensken Carl Wilhelm Scheele som vetenskapsmän som isolerat ammoniak.

Av Stefano Araujo Novais
Kemilärare