Аміак

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Аміак
Ammonia-2D-dimensions.png
Ammonia-3D-balls-A.png
Назва за IUPAC Ammonia, Azane
Ідентифікатори
Номер CAS 7664-41-7
PubChem 222
RTECS BO0875000
SMILES
InChI
Властивості
Молекулярна формула NH3
Молярна маса 17,0306 г/моль
Зовнішній вигляд Безбарвний газ із різким та сильним запахом
Густина 0,6942 [1]
Тпл −77,73 °C (195,42 K)
Ткип −33,34 °C (239,81 K)
Розчинність (вода) 89,9 г/100 мл при 0 °C
Кислотність (pKa) 38
Основність (pKb) 4,75 (reaction with H2O)
Структура
Геометрія Тригональна піраміда
Дипольний момент 1,42 Д
Небезпеки
Класифікація ЄС Токсично T Їдка речовина C
Небезпечно для навколишнього середовища N
Головні небезпеки Небезпечні гази, кородуючий, їдкий
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
3
0
Температура спалаху 172[2]
Температура самозаймання 651 °C
Пов'язані речовини
Інші аніони гідроксид (NH4OH)
Інші катіони Амоній (NH+4)
Інші (солі) Хлорид (NH4Cl)
Пов'язані речовини Гідразин
Гідразойна кислота
гідроксиламін
Хлорамін
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Аміа́к, амоніа́к, 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[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

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

NH3 ammonia.png

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[ред.ред. код]

При розчиненні аміаку в воді частина його молекул взаємодіє з водневими іонами води з утворенням складного катіона амонію NH+4. 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 гідроксиду.

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[ред.ред. код]

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

Застосування[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

Основними виробниками аміаку в Україні є підприємства хімічного холдингу OSTCHEM, зокрема, «Рівнеазот», Сєвєродонецьке об'єднання «Азот», Черкаський «Азот» та Концерн «Стирол», а також Одеський припортовий завод та «ДніпроАзот». В останні період виробництво аміаку на Україні почало скорочуватись. За даними Державної служби статистики України, за березень 2014 року виробництво знизилось на 25.9% у порівнянні з 2013 роком та склало 279 тис. тон. В загальному, за три місяці 2014 року Україна знизила виробництво аміаку на 33.3% - до  1 млн. тон.[3]

Дмитро Фірташ та пов'язані з ним структури зосередили у своїх руках виробництво 100% селітри в Україні, 80% карбаміду та 75% аміаку.[4].

Примітки[ред.ред. код]

  1. NIST Chemistry WebBook (website page of the National Institute of Standards and Technology). Доступний 03.05.2012(англ.)
  2. MSDS Sheet from W.D. Service Co.
  3. http://himprom.rbc.ua/rus/proizvodstvo-ammiaka-v-ukraine-v-marte-snizilos-na-25-9--17042014132200
  4. «Олігарх всея селітри». «Український тиждень», № 9 (174) 4-10 березня 2011, стор. 7(укр.)

Література[ред.ред. код]