Аміак

Аміак
Систематична назва	Ammonia, Azane
Ідентифікатори
Номер CAS	7664-41-7
PubChem	222
RTECS	BO0875000
SMILES	N
InChI	1/H3N/h1H3
Властивості
Молекулярна формула	NH3
Молярна маса	17.0306 г/моль
Зовнішній вигляд	Безбарвний газ із різким та сильним запахом
Густина	0.6942
Розчинність (вода)	89.9 г/100 мл at 0 °C
Тпл	−77.73 °C (195.42 K)
Ткип	−33.34 °C (239.81 K)
Кислотність (pKa)	38
Основність (pKb)	4.75 (reaction with H2O)
Структура
Гібридизація	Тригональна піраміда
Дипольний момент	1.42 Д
Небезпеки
Головні небезпеки	Небезпечні гази, кородуючий, їдкий
NFPA 704
Температура спалаху	172
Температура самозаймання	651 °C
Пов'язані речовини
Інші аніони	гідроксид (NH4OH)
Інші катіони	Амоній (NH4+)
Related [[{{{par_label}}}]]s	Хлорид (NH4Cl)
Пов'язані речовини	Гідразин Гідразойна кислота гідроксиламін Хлорамін
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин в стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Аміа́к, амоніа́к, амоня́к, NH₃ — неорганічна сполука, безбарвний газ із різким задушливим запахом, легший за повітря, добре розчинний у воді. Одержують каталітичним синтезом з азоту і водню під тиском. Використовують переважно для виробництва азотних добрив, вибухових речовин і азотної кислоти. Рідкий аміак використовується в холодильних установках. Водний розчин аміаку (нашатирний спирт) застосовується в медицині.

Фізичні властивості

Аміак — безбарвний газ з характерним різким запахом і їдким смаком. Він майже у два рази легший від повітря. При —33,35°С і звичайному тиску аміак скраплюється в безбарвну рідину, а при —77,75 °C замерзає, перетворюючись у безбарвну кристалічну масу. Його зберігають і транспортують у рідкому стані в стальних балонах під тиском 6—7 атм.

У воді аміак розчиняється дуже добре: при 0°С і звичайному тиску в 1 об'ємі води розчиняється близько 1200 об'ємів NH₃, а при 20°С — 700 об'ємів. Концентрований розчин містить 25 % NH₃ і має густину 0,91 г/см³. Розчин аміаку у воді називають аміачною водою або нашатирним спиртом. Звичайний медичний нашатирний спирт містить до 10 %: NH₃, амічна вода від 10 % і більше. При нагріванні розчину аміак легко випаровується.

Хімічні властивості

Молекули аміаку утворюються за допомогою ковалентних зв'язків. Електронна і структурна формули молекули аміаку такі:

Однак зв'язки N — Н в молекулі аміаку полярні, оскільки електронна пара зміщена до атома азоту. Тому атом азоту має негативний заряд, а атом водню — позитивний. У хімічному відношенні аміак є відновником, а сам звичайно окиснюється до вільного азоту. Так, в атмосфері кисню аміак горить за реакцією:

• 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

Амоніак також легко відновлює монооксид міді до металічної міді при високій температурі за реакцією:

• 3CuO + 2NH₃ = 3Cu + N₂ + 3H₂O

Гідроксид амонію

При розчиненні аміаку в воді частина його молекул взаємодіє з водневими іонами води з утворенням складного катіона амонію NH₄⁺. Разом з тим відповідна кількість гідроксильних груп OH^- води звільняється. Цей процес рівноважний. Його можна зобразити таким рівнянням:

• $NH_3 + H_2O \;\overrightarrow{\leftarrow} NH_4^+ + OH^- \;\overrightarrow{\leftarrow} NH_4OH$

Звідси виходить, що в розчині аміаку в рівновазі одночасно існують молекули аміаку, води і гідроксиду амонію та іони амонію і гідроксилу.

Гідроксид амонію є дуже нестійкою речовиною і може існувати лише в розчині. При нагріванні розчину рівновага зміщується вліво, і розчин розкладається на вихідні речовини. Цей розклад частково відбувається і при звичайній температурі, тому розчини аміаку завжди мають специфічний запах. При тривалому кип'ятінні розчину можна повністю видалити аміак. Цим інколи користуються в лабораторіях для одержання невеликих кількостей аміаку.

Розчин гідроксиду амонію забарвлює лакмус у синій колір. З кислотами розчин гідроксиду амонію утворює солі, наприклад:

• NH₄OH + HCl = NH₄Cl + H₂O
• NH₄OH + HNO₃ = NH₄NO₃ + H₂O 2NH₄OH + H₂SO₄ = (NH₄)2SO₄ + 2H₂O

Добування аміаку

В лабораторних умовах аміак добувають звичайно нагріванням суміші хлориду амонію NH₄Cl з гашеним вапном Ca(OH)₂. Процес утворення аміаку при цьому відбувається в дві стадії: спочатку виникає гідроксид амонію, а потім він розкладається з виділенням аміаку:

• 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = 2NH₄OH + CaCl₂
• NH₄OH = NH₃↑ + H₂O

Інколи аміак добувають нагріванням до кипіння концентрованого розчину аміаку (гідроксиду амонію).

У техніці головним способом добування аміаку є прямий синтез його з азоту і водню за реакцією:

• $N_2 + 3H_2 \;\overrightarrow{\leftarrow} 2NH_3$

Ця реакція відбувається лише при дуже високих тисках (кілька сот атмосфер), високій температурі і наявності каталізатора.

На сучасних заводах синтез проводять у більшості випадків при тисках 250–350 атм, а інколи навіть при 700–1000 атм. Чим більший тиск, тим більше рівновага реакції зміщується в бік утворення NH₃, тобто в бік збільшення виходу аміаку. Але процес при дуже високих тисках дуже дорогий і економічно невигідний. Температуру підтримують близько 400–450°С. Нижче 400°С реакція відбувається дуже повільно, а вище 450–500°С аміак помітно розкладається на азот і водень. Каталізатором служить губчасте залізо з домішками оксидів калію, алюмінію й інших речовин.

При цьому слід ще раз відмітити, що не вся азотоводнева суміш перетворюється в аміак навіть при найвищих тисках. Частина її залишається непрореагованою. Тому одержуваний аміак відділяють від непрореагованої суміші скрапленням його під тиском, а до решти суміші додають нові порції азото-водневої суміші і знову направляють на синтез.

Значні кількості аміаку одержують як побічний продукт при коксуванні кам'яного вугілля, в якому міститься від 1 до 2,5 % азоту. При коксуванні вугілля більша частина цього азоту виділяється у вигляді аміаку. Його видаляють, з коксового газу пропусканням газу через воду. Аміачну воду нейтралізують сульфатною кислотою і одержують сульфат амонію.

До кінця минулого століття цей спосіб був єдиним промисловим способом добування аміаку. Лише в 20-х роках, нашого століття, коли поширився синтетичний спосіб, він втратив своє значення.

Застосування

Амоніак — один з найважливіших продуктів сучасної хімічної промисловості. Головною галуззю його застосування є виробництво нітратної кислоти і азотних добрив. Крім того, аміак використовують для виробництва багатьох інших хімічних продуктів. Зріджений аміак і водний розчин аміаку застосовують безпосередньо як азотне добриво.

Виробництво в Україні

Дмитро Фірташ та пов'язані з ним структури зосередили у своїх руках виробництво 100 % селітри в Україні, 80 % карбаміду та 75 % аміаку..

Література

У Вікіпедії є портал «Хімія»

• Українська радянська енциклопедія. У 12-ти томах. / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К., 1974—1985.
• Ф. А. Деркач «Хімія» Л. 1968