Аміак
Аміак | |
---|---|
![]() | |
![]() | |
Назва за IUPAC | Ammonia, Azane |
Ідентифікатори | |
Номер CAS | 7664-41-7 |
PubChem | 222 |
Номер EINECS | 231-635-3 |
KEGG | D02916 і C00014 |
ChEBI | 16134 |
RTECS | BO0875000 |
SMILES | N |
InChI | 1/H3N/h1H3 |
Номер Бельштейна | 3587154 |
Номер Гмеліна | 79 |
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 | ![]() ![]() ![]() |
Головні небезпеки | Небезпечні гази, кородуючий, їдкий |
NFPA 704 | |
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.
Зміст
Фізичні властивості[ред. | ред. код]
Амоніак — 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 сталевих 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.
Отримання[ред. | ред. код]
В лабораторних умовах аміак добувають звичайно нагріванням суміші хлориду амонію NH4Cl з гідроксидом кальцію Ca(OH)2. Процес утворення аміаку при цьому відбувається в дві стадії: спочатку виникає гідроксид амонію, а потім він розкладається з виділенням аміаку:
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:
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.
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 в 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].
В 2017 році Україна імпортувала аміаку на 123 млн$[5]
Хімічні властивості[ред. | ред. код]
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:
Амоніак також легко відновлює монооксид міді до металічної міді при високій температурі за реакцією:
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:
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:
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.
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ NIST Chemistry WebBook (website page of the National Institute of Standards and Technology). Доступний 03.05.2012(англ.)
- ↑ MSDS Sheet Архівовано 10 September 2008[Дата не збігається] у en:Wayback Machine. from W.D. Service Co.
- ↑ http://himprom.rbc.ua/rus/proizvodstvo-ammiaka-v-ukraine-v-marte-snizilos-na-25-9--17042014132200
- ↑ «Олігарх всея селітри». «Український тиждень», № 9 (174) 4-10 березня 2011, стор. 7(укр.)
- ↑ Сумарний обсяг імпорту та експорту у розрізі товарних позицій за кодами УКТЗЕД. sfs.gov.ua (ru-RU). Процитовано 2018-02-02.
Джерела[ред. | ред. код]
- Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
- Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.