Amoniak. Velká ruská encyklopedie

Oblasti odbornosti: Anorganická chemie, Alternativní paliva Jiné názvy: Nitrid vodíku, čpavek Hrubý vzorec: NH3 Molární hmotnost: 17,0306 g/mol Bod tání: -77,73 °C Bod varu: -33,34 °C Fyzikální stav : Plynný Hustota při č. n. y.: 0,7714 g/cm³

Chemické sloučeniny Chemické sloučeniny

Amoniak [zkratka z řečtiny. ἅλς Ἀμμωνιακός, lat. sal Ammoniacus; tak se jmenoval amoniak (chlorid amonný), který se získával pálením velbloudího trusu v oáze Ammonium v ​​libyjské poušti], nejjednodušší chemická sloučenina dusíku s vodíkem, NH₃; vícetonážový produkt chemického průmyslu.

Vlastnosti

Molekula NH₃ má tvar pravidelné pyramidy s atomem dusíku nahoře; NH vazby jsou polární, energie NH vazby je 389,4 kJ/mol. Atom N má osamocený pár elektronů, který určuje schopnost amoniaku tvořit donor-akceptor a vodíkové vazby. Amoniak. Struktura molekuly. Archiv BRE. Amoniak. Struktura molekuly. Archiv BRE. Molekula NH₃ schopný inverze – „obrácení naruby“ průchodem atomu dusíku rovinou základny pyramidy tvořené atomy vodíku.

Amoniak je bezbarvý plyn se štiplavým zápachem; t_pl –77,7 °C; t_žok –33,35 °C; hustota plynného NH₃ (při 0 °C, 0,1 MPa) 0,7714 kg/m3; teplo tvorby amoniaku z prvků ΔH_arr –45,94 kJ/mol. Suchá směs amoniaku se vzduchem (15,5–28 % hmotnosti NН₃) je schopen explodovat. Kapalný NH₃ – bezbarvá, vysoce refrakční kapalina, dobré rozpouštědlo pro mnoho organických a anorganických sloučenin. Amoniak je snadno rozpustný ve vodě (33,1 % hmotnosti při 20 °C), poněkud méně rozpustný v alkoholu, acetonu, benzenu a chloroformu. Roztok čpavku ve vodě – čpavková voda – bezbarvá kapalina s vůní čpavku; roztok obsahující 10 % hmotn. NH₃, má obchodní název čpavek. Ve vodném roztoku je amoniak částečně ionizován na N a OH –, což způsobí, že roztok je alkalický (pK 9,247).

Rozklad amoniaku na vodík a dusík je patrný při teplotách nad 1200 °C, v přítomnosti katalyzátorů (Fe, Ni) – nad 400 °C. Amoniak je velmi reaktivní sloučenina. Typické jsou pro něj adiční reakce, zejména protonové reakce při interakci s kyselinami. V důsledku toho vznikají amonné soli, které jsou v mnoha vlastnostech podobné solím alkalických kovů. Amoniak je Lewisova báze, která váže nejen H +, ale i další akceptory elektronů, například BF₃ se vznikem BF₃NН₃. Akce č₃ čpavky se získávají z jednoduchých nebo komplexních solí kovů, například cis-[PtCl₂(NH₃)₂]. Amoniak je také charakterizován substitučními reakcemi. S NH se tvoří alkalické kovy a kovy alkalických zemin₃ amidy (např. NaNH₂). Při zahřívání v atmosféře amoniaku tvoří mnoho kovů a nekovů (Zn, Cd, Fe, Cr, B, Si atd.) nitridy (například BN). Při teplotě asi 1000 °C NН₃ reaguje s uhlíkem za vzniku kyanovodíku HCN a částečně se rozkládá na N₂ a H₂. Formuláře s CO₂ karbamát amonný NH₂COONH₄, který se při teplotách 160–200 °C a tlacích do 40 MPa rozkládá na vodu a močovinu. Vodík v čpavku lze nahradit halogeny. Amoniak hoří v atmosféře O₂, tvořící vodu a N₂. Katalytickou oxidací čpavku (Pt katalyzátor) vzniká NO (reakce se využívá při výrobě kyseliny dusičné) a oxidací čpavku smíchaného s metanem vzniká HCN.

Příjem a použití

V přírodě vzniká amoniak při rozkladu sloučenin obsahujících dusík. V roce 1774 J. Priestley poprvé shromáždil ve rtuťové lázni amoniak, vzniklý působením vápna na chlorid amonný. Nejstarší průmyslová metoda výroby NH₃ – uvolňování čpavku z výfukových plynů při koksování uhlí.

Hlavní metodou výroby amoniaku je jeho syntéza z dusíku a vodíku, navržená v roce 1908 F. Haberem. Syntéza amoniaku v průmyslu se provádí reakcí N 2 + 3 H 2 ⇄ 2 N H 3 N_2+3H_2 ⇄2NH_3 N 2 ​ + 3 H 2 ⇄ 2 N H 3 . Posun rovnováhy doprava je usnadněn zvýšením tlaku a poklesem teploty. Proces probíhá při tlaku cca 30 MPa a teplotě 450–500 °C za přítomnosti katalyzátoru – Fe, aktivovaného oxidy K₂Oh Al₂О₃, CaO atd. Jediným průchodem hmotou katalyzátoru lze přeměnit pouze 20–25 % výchozí plynné směsi na amoniak; Pro úplnou konverzi je nutná opakovaná cirkulace. Hlavní suroviny pro získání H₂ při výrobě čpavku – přírodního hořlavého plynu zpracovávaného metodou dvoustupňové paroplynové přeměny metanu.

Výroba amoniaku zahrnuje následující stupně: čištění zemního plynu od sloučenin síry katalytickou hydrogenací na H₂S s následnou absorpcí sirovodíku oxidem zinečnatým; parní reformování zemního plynu pod tlakem 3,8 MPa při teplotě 860 °C na Ni – Al katalyzátoru v trubkové peci (primární reforming); parovzdušná přeměna zbytkového metanu v hřídelovém konvertoru (sekundární reforming) při 990–1000 °C a 3,3 MPa na Ni–Al katalyzátoru; v této fázi se vodík obohacuje dusíkem z atmosférického vzduchu za vzniku směsi dusíku a vodíku (objemový poměr 1:3), dodávané k syntéze NH₃; přeměna CO na CO₂ a H₂ nejprve při 450 °C a 3,1 MPa na Fe – Cr katalyzátoru, poté při 200–260 °C a 3,0 MPa na katalyzátoru Zn – Cr – Cu; čištění N₂ od CO₂ absorpce roztokem monoethanolaminu nebo horkým roztokem K₂S₃ při 2,8 MPa; čištění směsi H₂ a N₂ hydrogenací ze zbytkového CO a CO₂ v přítomnosti Ni-Al katalyzátoru při 280 °C a 2,6 MPa; komprese (komprese) vyčištěného plynu na 15–30 MPa a syntéza amoniaku na podporovaném železném katalyzátoru při 400–500 °C v syntézním reaktoru s tryskou s radiálním nebo axiálním prouděním plynu. Kapalný amoniak dodávaný do průmyslu obsahuje nejméně 99,96 % hmotnostních NH₃. Do amoniaku dopravovaného potrubím se přidává až 0,2–0,4 % H₂O pro zamezení koroze oceli.

Moderní technologie syntézy amoniaku zahrnuje výrobu dusíku ze vzduchu a vodíku z vody pomocí elektrolyzéru poháněného obnovitelnými zdroji energie. Takto získaný čpavek se nazývá zelený čpavek, kvůli absenci emisí oxidu uhličitého při jeho výrobě. V závislosti na způsobu výroby a emisích CO₂ Existuje modrý a šedý amoniak.

Amoniak se používá při výrobě kyseliny dusičné, močoviny, amonných solí, ammofosu, methenaminu, sody (amoniakovou metodou), jako kapalné hnojivo, jako chladivo atd. Shluk molekul NH₃ byl použit jako pracovní látka v prvním kvantovém generátoru – maseru (1954).

Amoniak je toxický. Když vzduch obsahuje 0,02 % obj. čpavku, dráždí sliznice. Kapalný amoniak způsobuje těžké popáleniny kůže.

Celosvětová produkce amoniaku (v přepočtu na N) je asi 147 milionů tun/rok (2020), včetně 16,1 mil. tun/rok v Ruské federaci.

Zveřejněno 17. června 2022 ve 14:49 (GMT+3). Naposledy aktualizováno 17. června 2022 ve 14:49 (GMT+3). Kontaktujte redakci

Amoniak je bezbarvý plyn. Chemický vzorec NH₃. Má ostrý, rozpoznatelný zápach po čpavku. Látka taje při teplotě +80 °C, vře při +36 °C.
Látka je snadno rozpustná ve vodě, stejně jako v jiných organických rozpouštědlech a alkoholu. Látka je syntetizována ze dvou chemických prvků: vodíku a dusíku. V přírodě vzniká při rozkladu sloučenin obsahujících dusík. Plyn je jedovatý a výbušný. Je dvakrát lehčí než vzduch. Při teplotě + 10 °C přechází do kapalného stavu. Při kontaktu s vodou aktivně uvolňuje teplo a vytváří roztok čpavkové vody. V potravinářském průmyslu se sloučenina používá jako konzervační látka E527. Vodný roztok amoniaku nelze kombinovat s jódem, solemi rtuti, valenčními kovy, organickými kyselinami a škrobem.

Aplikace

Po čpavku je na světovém trhu poptávka. Uralchem ​​​​Group je jedním z největších výrobců amoniaku. Vyrábí se v různých formách: jako čpavková voda a bezvodý zkapalněný čpavek. Látka se používá v různých oblastech, zejména v průmyslu a medicíně. Vyrábí se z něj kyselina dusičná, močovina, amonné soli, methenamin a syntetická vlákna (nylon, nylon). Amoniak se používá jako čistič při barvení přírodních materiálů: bavlna, vlna, hedvábí. V průmyslových chladicích jednotkách se jako chladivo používá čpavek. Amoniak se používá k neutralizaci kyselého odpadu. Ve farmaceutických přípravcích se sloučenina používá k výrobě amoniaku. Látka svým štiplavým zápachem dráždí sliznice horních cest dýchacích, což pomáhá přivést člověka k vědomí při mdlobách. Amoniak by se měl používat v minimálních dávkách, protože může vést k slzení očí, kašli, svědění, bolestem očí a v obtížných případech ke ztrátě zraku, poškození plic a nervového systému. V chirurgii se k dezinfekci používá roztok čpavku. K neutralizaci toxinů z bodnutí hmyzem lze použít čpavkové vody.

Typy produktů skupiny Uralchem ​​​​

Bezvodý zkapalněný amoniak

Je to čirá kapalina, která nemá barvu. Představeny jsou dvě značky produktu s různými hmotnostními frakcemi hlavní látky. U značky A – 99,9 %, u značky B – 99,6 %. Produkt lze použít při výrobě kyseliny dusičné i pro nitridaci. Používá se k získání ochranných atmosfér jako chladivo. Třída B se používá k výrobě dusíkatých hnojiv pro zemědělské plodiny.

Vodný technický amoniak (čpavková voda)

• Značka A. Je to průhledná kapalina bez barvy. Hmotnostní podíl hlavní látky je 25 %.
• Značka B. Průhledná kapalina se žlutým odstínem. Obsah hlavní látky není menší než 25%.

Výrobek se používá pro výrobu buničiny v papírenském průmyslu. Pomocí čpavkové vody se neutralizují organické kyseliny a upravuje se napájecí voda elektráren.

Úroveň nebezpečí a preventivní opatření

Pokud se dostane do kontaktu s pokožkou, kapalina způsobí chemické popáleniny. Látka se přepravuje v ocelových lahvích lakovaných žlutě s nápisem „Amoniak“ v černé barvě. Silniční a železniční cisterny, cisterny a potrubí jsou vhodné pro přepravu nebezpečného nákladu.

Amoniak je výbušný, pokud se dostane do kontaktu se vzduchem. Pokud existuje stálý zdroj ohně, látka se snadno vznítí a shoří. Nádoby, ve kterých je skladován nebo přepravován zkapalněný plyn, mohou při zahřátí explodovat.

V plynném stavu je amoniak toxický. Pokud jeho koncentrace v pracovní oblasti překročí 350 mg/m3, musí být lidé evakuováni. Maximální přípustná koncentrace je 20 mg/m3.

Při práci s čpavkem se doporučuje nosit speciální oděv. Jsou vyžadovány následující osobní ochranné prostředky: respirátor, nitrilové rukavice, brýle, pryžové výrobky na ochranu pokožky.