АММИАК
АММИАК
АММИАК (от греч. hals ammoniakos - нашатырь), NH3, бесцветный газ с резким удушливым запахом; плотность 0,681 г/куб. см (-33,35 °С), tпл -77,7 °С, tкип -33,35 °С; при давлении 0,9 МПа сжижается при комнатной температуре. Хорошо растворим в воде; водный раствор - нашатырный спирт. Получают каталитическим синтезом из азота и водорода под давлением. Применяют в производстве азотной кислоты и удобрений (4/5 производимого аммиака), аммониевых солей, синильной кислоты, соды. Жидкий аммиак - хладагент, высококонцентрированное удобрение. Взрывоопасен. Токсичен. * * * АММИАК (от греч. hals ammoniakos - амонова соль, нашатырь, который получали около храма бога Амона в Египте), NH3, бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет форму правильной пирамиды. Связи N-H полярны. Молярная масса 17 г/моль. Плотность 0,639 г/куб. дм. Температура кипения -33,35 °C, температура плавления -77,7 °C. Критическая температура 113 °C, критическое давление 11,425 кПа. Теплота испарения 23,27 кДж/моль, теплота плавления 5,86 кДж/моль. Получение. Впервые чистый аммиак был получен в 1774 Дж. Пристли. Промышленную технологию получения аммиака разработали и осуществили в 1913 немцы Ф. Габер и К. Бош, получившие за свои исследования Нобелевские премии. В промышленности аммиак получают в стальных колоннах синтеза, наполненных катализатором - пористым железом. Через колонну под давлением 30 МПа и при температуре 420-500 °C пропускают смесь азота и водорода. Так как реакция 3Н2 + N2 = 2NH3 + 104 кДж обратима, при однократном проходе газовой смеси через колонну в аммиак превращается не более 15-25% исходных веществ. Для полного превращения необходима многократная циркуляция, которую осуществляют с помощью компрессора. В цикл непрерывно вводят свежую газовую смесь взамен использованной на образование аммиака. В лаборатории газообразный аммиак получают нагреванием аммиачной воды или твердой смеси NH4Сl и Сa(OH)2: 2NH4Сl + Сa(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2О. Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром. Физические и химические свойства. Хорошо растворим в воде (700 объемов NH3 в 1 объеме воды при комнатной температуре). Максимальная массовая концентрация (%) аммиака в водном растворе 42,8 (0 °C), 33,1 (20 °C), 23,4 (40 °C). Плотность водных растворов аммиака (кг/куб. дм): 0,97 (8% по массе), 0,947 (16%), 0,889 (32 %). Раствор аммиака в воде называют аммиачной водой, ее концентрация 25%. В водном растворе аммиак частично ионизирован, что обусловливает щелочную реакцию раствора: NH3 + Н2О = NH4+ + ОН-. На самом деле молекул NH4ОН в растворе не существует. Атом N в молекуле аммиака связан тремя ковалентными связями с атомами водорода и сохраняет при этом одну неподеленную пару. Он не может быть соединен с атомами кислорода и водорода пятью полярными ковалентным и связями. Имеется в виду гидратированный аммиак, NН3·Н2О. Аммиак проявляет свойства основания (основания Бренстедта). В кислой среде молекула NH3 присоединяет ион Н+, образуется ион аммония NH4+. Реагируя с кислотами, аммиак нейтрализует их, образуя соли аммония: NH3 + HCl = NH4Cl. Большинство солей аммония бесцветны и хорошо растворимы в воде. Растворы солей, образованные аммиаком и сильными кислотами, имеют слабокислую реакцию. Смесь аммиака и воздуха взрывоопасна. Но горит аммиак только в чистом кислороде бледным зеленым пламенем: 4NH3 + 3О2 = 2N2 + 6Н2О, применение платинового катализатора, образуется оксид азота (II) NО: 4NH3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О. Аммиак обладает восстановительными свойствами: 2NH3 + Fe2O3 = 2Fe + N2 + 3H2O. При определенных условиях аммиак реагирует с галогенами. Щелочные и щелочно-земельные металлы реагируют с жидким и газообразным аммиаком, давая амиды. При нагревании в Атмосфере аммиака многие металлы и неметаллы (Zn, Cd, Fe, Cr, B, Si и другие) образуют нитриды. Жидкий аммиак взаимодействует с серой: 10S + 4 NH3 = 6 Н2S + N4S4. При 1000 °C аммиак реагирует с углем, образуя HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Применение. В промышленности аммиак используют при получении азотной кислоты HNO3, в производстве азотных минеральных удобрений, в качестве хладагента. Аммиачная вода является азотным удобрением. Нашатырный спирт используют в медицине. Физиологическое действие. Аммиак ядовит, ПДК 20 мг/м3. Жидкий аммиак вызывает сильные ожоги. При содержании в воздухе 0,5% по объему аммиак сильно раздражает слизистые оболочки. При остром отравлении поражаются глаза и дыхательные пути. При хроническом отравлении - расстройство пищеварения, катар верхних дыхательных путей, ослабление слуха. С. С. Бердоносов, П. С. Бердоносов.
|
