Και υδρογόνο. Είναι αέριο χωρίς χρώμα, αλλά με πικάντικη οσμή. Η χημική σύνθεση αντανακλάται από τον τύπο της αμμωνίας - NH 3. Η αύξηση της πίεσης ή η μείωση της θερμοκρασίας μιας ουσίας οδηγεί στη μετατροπή της σε άχρωμο υγρό. Η αμμωνία και τα διαλύματά της χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία και γεωργία. Στην ιατρική χρησιμοποιείται 10% υδροξείδιο του αμμωνίου - αμμωνία.
Μοριακή δομή. Ηλεκτρονικός τύπος αμμωνίας
Το μόριο του νιτριδίου του υδρογόνου έχει σχήμα πυραμίδας, στη βάση της οποίας είναι δεσμευμένο άζωτο με τρία άτομα υδρογόνου. Οι δεσμοί N-H είναι πολύ πολωμένοι. Το άζωτο έλκει το ζεύγος ηλεκτρονίων που συνδέεται πιο έντονα. Επομένως, το αρνητικό φορτίο συσσωρεύεται στα άτομα Ν, ενώ το θετικό φορτίο συγκεντρώνεται στο υδρογόνο. Μια ιδέα αυτής της διαδικασίας δίνεται από το μοντέλο μορίου, το ηλεκτρόνιο και την αμμωνία.
Το νιτρίδιο του υδρογόνου είναι πολύ διαλυτό στο νερό (700:1 στους 20 °C). Η παρουσία πρακτικά ελεύθερων πρωτονίων οδηγεί στο σχηματισμό πολυάριθμων «γεφυρών» υδρογόνου που συνδέουν τα μόρια μεταξύ τους. Δομικά χαρακτηριστικά και χημικός δεσμόςπροκαλούν επίσης την εύκολη υγροποίηση της αμμωνίας όταν αυξάνεται η πίεση ή μειώνεται η θερμοκρασία (-33 °C).
προέλευση του ονόματος
Ο όρος «αμμωνία» εισήχθη στην επιστημονική χρήση το 1801 μετά από πρόταση του Ρώσου χημικού Ya. Ένα αέριο με έντονη οσμή απελευθερώνεται κατά την αποσύνθεση των απορριμμάτων, πολλά ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣγια παράδειγμα, πρωτεΐνες και ουρία, κατά την αποσύνθεση των αλάτων αμμωνίου. Οι ιστορικοί της χημείας πιστεύουν ότι η ουσία πήρε το όνομά της από τον αρχαίο αιγυπτιακό θεό Amon. ΣΕ Βόρεια Αφρικήυπάρχει μια όαση της Siwa (Ammon). Στη γύρω περιοχή υπάρχουν ερείπια αρχαία πόληκαι ένας ναός, δίπλα στον οποίο υπάρχουν κοιτάσματα χλωριούχου αμμωνίου. Αυτή η ουσία στην Ευρώπη ονομαζόταν «άλας του Άμον». Υπάρχει ένας θρύλος ότι οι κάτοικοι της όασης Siwa μύριζαν αλάτι στο ναό.
Παρασκευή νιτριδίου του υδρογόνου
Ο Άγγλος φυσικός και χημικός R. Boyle έκαιγε κοπριά σε πειράματα και παρατήρησε το σχηματισμό λευκού καπνού πάνω από ένα ραβδί βουτηγμένο σε υδροχλωρικό οξύ και εισήχθη στο ρεύμα του αερίου που προέκυψε. Το 1774, ένας άλλος Βρετανός χημικός, ο D. Priestley, θέρμανε χλωριούχο αμμώνιο με σβησμένο ασβέστη και απελευθέρωσε μια αέρια ουσία. Ο Priestley ονόμασε την ένωση «αλκαλικό αέρα», επειδή το διάλυμά της παρουσίαζε ιδιότητες στο πείραμα του Boyle, στο οποίο αλληλεπιδρούσε η αμμωνία υδροχλωρικό οξύ. Στερεός άσπροσυμβαίνει όταν μόρια αντιδρώντων ουσιών έρχονται σε επαφή απευθείας στον αέρα.
Ο χημικός τύπος της αμμωνίας καθιερώθηκε το 1875 από τον Γάλλο C. Berthollet, ο οποίος διεξήγαγε ένα πείραμα για την αποσύνθεση της ουσίας στα συστατικά της υπό την επίδραση ηλεκτρικής εκκένωσης. Μέχρι σήμερα, τα πειράματα των Priestley, Boyle και Berthollet αναπαράγονται σε εργαστήρια για τη λήψη νιτριδίου του υδρογόνου και χλωριούχου αμμωνίου. Η βιομηχανική μέθοδος αναπτύχθηκε το 1901 από τον A. Le Chatelier, ο οποίος έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια μέθοδο για τη σύνθεση μιας ουσίας από άζωτο και υδρογόνο.
Διάλυμα αμμωνίας. Τύπος και ιδιότητες
Ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας συνήθως γράφεται ως υδροξείδιο - NH 4 OH. Παρουσιάζει τις ιδιότητες ενός αδύναμου αλκαλίου:
- διασπάται σε ιόντα NH 3 + H 2 O = NH 4 OH = NH 4 + + OH -;
- χρωματίζει το διάλυμα της φαινολοφθαλεΐνης βυσσινί.
- αντιδρά με οξέα για να σχηματίσει αλάτι και νερό.
- Καθιζάνει το Cu(OH) 2 ως φωτεινή μπλε ουσία όταν αναμιγνύεται με διαλυτά άλατα χαλκού.
Η ισορροπία στην αντίδραση μεταξύ αμμωνίας και νερού μετατοπίζεται προς τις αρχικές ουσίες. Το προθερμασμένο νιτρίδιο του υδρογόνου καίγεται καλά σε οξυγόνο. Το άζωτο οξειδώνεται σε διατομικά μόρια απλή ουσίαΝ2. Η αμμωνία παρουσιάζει επίσης αναγωγικές ιδιότητες σε αντίδραση με οξείδιο του χαλκού (II).
Η έννοια της αμμωνίας και οι λύσεις της
Το νιτρίδιο του υδρογόνου χρησιμοποιείται στην παραγωγή αλάτων αμμωνίου και νιτρικού οξέος - ένα από τα πιο σημαντικά προϊόντα της χημικής βιομηχανίας. Η αμμωνία χρησιμεύει ως πρώτη ύλη για την παραγωγή σόδας (με τη μέθοδο των νιτρικών). Η περιεκτικότητα σε νιτρίδιο του υδρογόνου στο βιομηχανικό συμπυκνωμένο διάλυμα φτάνει το 25%. Χρησιμοποιείται στη γεωργία διάλυμα νερούαμμωνία. Ο τύπος του υγρού λιπάσματος είναι NH 4 OH. Η ουσία χρησιμοποιείται απευθείας ως λίπασμα. Άλλοι τρόποι εμπλουτισμού του εδάφους με άζωτο είναι η χρήση χλωριούχων και φωσφορικών αλάτων. ΣΕ βιομηχανικές συνθήκεςκαι γεωργικές εγκαταστάσεις δεν συνιστάται να αποθηκεύονται μαζί ορυκτά λιπάσματα, που περιέχει άλατα αμμωνίου, με αλκάλια. Εάν διακυβευτεί η ακεραιότητα της συσκευασίας, οι ουσίες μπορεί να αντιδράσουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν αμμωνία και να την απελευθερώσουν στον αέρα του εσωτερικού χώρου. Η τοξική ένωση επηρεάζει δυσμενώς το αναπνευστικό σύστημα και το κεντρικό νευρικό σύστημα του ανθρώπου. Ένα μείγμα αμμωνίας και αέρα είναι εκρηκτικό.
Η διαδικασία παραγωγής της βέλτιστης ποσότητας μιας χημικής ουσίας, καθώς και η επίτευξη της μέγιστης ποιότητάς της, επηρεάζεται από μια σειρά παραγόντων. Η παραγωγή αμμωνίας εξαρτάται από την πίεση, τη θερμοκρασία, την παρουσία καταλύτη, τις ουσίες που χρησιμοποιούνται και τη μέθοδο εκχύλισης του υλικού που προκύπτει. Αυτές οι παράμετροι πρέπει να είναι σωστά ισορροπημένες για να επιτευχθεί το μεγαλύτερο κέρδος από την παραγωγική διαδικασία.
Ιδιότητες της αμμωνίας
Σε θερμοκρασία δωματίου και κανονική υγρασία αέρα, η αμμωνία είναι σε αέρια κατάσταση και έχει μια πολύ αποκρουστική οσμή. Έχει τοξική και ερεθιστική δράση στους βλεννογόνους του σώματος. Η παραγωγή και οι ιδιότητες της αμμωνίας εξαρτώνται από τη συμμετοχή του νερού στη διαδικασία, καθώς αυτή η ουσία είναι πολύ διαλυτή σε κανονικές περιβαλλοντικές συνθήκες.
Η αμμωνία είναι μια ένωση υδρογόνου και αζώτου. Ο χημικός του τύπος είναι NH 3.
Αυτή η χημική ουσία δρα ως ενεργός αναγωγικός παράγοντας, η καύση του οποίου απελευθερώνει ελεύθερο άζωτο. Η αμμωνία παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά των βάσεων και των αλκαλίων.
Αντίδραση ουσίας με νερό
Όταν το NH 3 διαλύεται σε νερό, λαμβάνεται νερό αμμωνίας. Σε κανονικές θερμοκρασίες, το πολύ 700 όγκοι αμμωνίας μπορούν να διαλυθούν σε 1 όγκο στοιχείου νερού. Αυτή η ουσία είναι γνωστή ως αμμωνία και χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία παραγωγής λιπασμάτων και σε τεχνολογικές εγκαταστάσεις.
Η NH 3 που λαμβάνεται με διάλυση στο νερό είναι μερικώς ιονισμένη στις ιδιότητές της.
Η αμμωνία χρησιμοποιείται σε μία από τις εργαστηριακές μεθόδους για τη λήψη αυτού του στοιχείου.
Λήψη ουσίας στο εργαστήριο
Η πρώτη μέθοδος για την παραγωγή αμμωνίας είναι να φέρει αμμωνίαμέχρι βρασμού, μετά τον οποίο ο προκύπτων ατμός ξηραίνεται και συλλέγεται η απαιτούμενη χημική ένωση. Είναι επίσης δυνατή η λήψη αμμωνίας στο εργαστήριο με θέρμανση σβησμένου ασβέστη και στερεού χλωριούχου αμμωνίου.
Η αντίδραση για την παραγωγή αμμωνίας έχει την ακόλουθη μορφή:
2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O
Κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης, σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα. Αυτό είναι το άλας CaCl 2, και σχηματίζεται επίσης νερό και η επιθυμητή αμμωνία. Για να στεγνώσει η απαιτούμενη ουσία, περνά μέσα από μείγμα ασβέστη σε συνδυασμό με σόδα.
Η λήψη αμμωνίας στο εργαστήριο δεν παρέχει τα περισσότερα βέλτιστη τεχνολογίατην παραγωγή του στις απαιτούμενες ποσότητες. Οι άνθρωποι αναζητούν τρόπους εξαγωγής της ουσίας σε βιομηχανική κλίμακα εδώ και πολλά χρόνια.
Οι απαρχές της καθιέρωσης τεχνολογιών παραγωγής
Κατά τα έτη 1775-1780 πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τη δέσμευση ελεύθερων μορίων αζώτου από την ατμόσφαιρα. Ο Σουηδός χημικός K. Schelle βρήκε μια αντίδραση που έμοιαζε
Na 2 CO 3 + 4C + N 2 = 2NaCN + 3CO
Στη βάση του, το 1895, ο N. Caro και ο A. Frank ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη δέσμευση μορίων ελεύθερου αζώτου:
CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C
Αυτή η επιλογή απαιτούσε πολλή ενέργεια και δεν ήταν οικονομικά βιώσιμη, οπότε με τον καιρό εγκαταλείφθηκε.
Μια άλλη αρκετά ακριβή μέθοδος ήταν η διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ μορίων αζώτου και οξυγόνου που ανακαλύφθηκε από τους Άγγλους χημικούς D. Priestley και G. Cavendish:
Αυξημένη ζήτηση για αμμωνία
Το 1870, αυτή η χημική ουσία θεωρήθηκε ανεπιθύμητο προϊόν της βιομηχανίας φυσικού αερίου και ήταν πρακτικά άχρηστο. Ωστόσο, 30 χρόνια αργότερα έχει γίνει πολύ δημοφιλές στη βιομηχανία οπτάνθρακα.
Αρχικά, η αυξημένη ανάγκη για αμμωνία καλύφθηκε με την απομόνωσή της κάρβουνο. Αλλά με την κατανάλωση της ουσίας να αυξάνεται 10 φορές, πραγματοποιήθηκε πρακτική εργασία για να βρεθούν τρόποι εξαγωγής της. Η παραγωγή αμμωνίας άρχισε να εισάγεται χρησιμοποιώντας ατμοσφαιρικά αποθέματα αζώτου.
Η ανάγκη για ουσίες με βάση το άζωτο παρατηρήθηκε σε όλους σχεδόν τους γνωστούς τομείς της οικονομίας.
Εύρεση τρόπων κάλυψης της βιομηχανικής ζήτησης
Η ανθρωπότητα έχει κάνει πολύ δρόμο προς την υλοποίηση της εξίσωσης για την παραγωγή της ύλης:
Ν2 + 3Η2 = 2ΝΗ3
Η παραγωγή αμμωνίας στη βιομηχανία πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1913 με καταλυτική σύνθεση από υδρογόνο και άζωτο. Η μέθοδος ανακαλύφθηκε από τον F. Haber το 1908.
Η ανοιχτή τεχνολογία έχει λύσει ένα μακροχρόνιο πρόβλημα για πολλούς επιστήμονες διαφορετικές χώρες. Μέχρι αυτό το σημείο, δεν ήταν δυνατή η δέσμευση του αζώτου με τη μορφή NH 3. Αυτή η χημική διαδικασία ονομάζεται αντίδραση κυαναμιδίου. Όταν η θερμοκρασία του ασβέστη και του άνθρακα αυξήθηκε, ελήφθη η ουσία CaC 2 (καρβίδιο του ασβεστίου). Με τη θέρμανση του αζώτου, πέτυχαν την παραγωγή ασβεστιοκυαναμιδίου CaCN 2, από το οποίο απελευθερωνόταν αμμωνία με υδρόλυση.
Εισαγωγή τεχνολογιών παραγωγής αμμωνίας
Η παραγωγή του NH 3 σε παγκόσμια βιομηχανική κλίμακα ξεκίνησε με την αγορά του διπλώματος ευρεσιτεχνίας τεχνολογίας της F. Haber από τον A. Mittash, εκπρόσωπο του εργοστασίου Baden Soda Factory. Στις αρχές του 1911, η σύνθεση της αμμωνίας στο μικρή εγκατάστασηέγινε τακτική. Ο K. Bosch δημιούργησε μια μεγάλη συσκευή επαφής βασισμένη στις εξελίξεις του F. Haber. Αυτός ήταν ο αρχικός εξοπλισμός που παρείχε τη διαδικασία εξαγωγής αμμωνίας με σύνθεση σε κλίμακα παραγωγής. Ο Κ. Μπος ανέλαβε την πλήρη ηγεσία σε αυτό το θέμα.
Η εξοικονόμηση κόστους ενέργειας συνεπαγόταν συμμετοχή σε αντιδράσεις σύνθεσης ορισμένων καταλυτών.
Μια ομάδα επιστημόνων που εργάζονταν για την εύρεση κατάλληλων συστατικών πρότειναν τα εξής: έναν καταλύτη σιδήρου, στον οποίο προστέθηκαν οξείδια καλίου και αλουμινίου και ο οποίος εξακολουθεί να θεωρείται ένας από τους καλύτερους για την παραγωγή αμμωνίας στη βιομηχανία.
Στις 9 Σεπτεμβρίου 1913 άρχισε να λειτουργεί το πρώτο εργοστάσιο στον κόσμο που χρησιμοποιεί τεχνολογία καταλυτικής σύνθεσης. Η παραγωγική ικανότητα αυξήθηκε σταδιακά και μέχρι το τέλος του 1917 παρήχθησαν 7 χιλιάδες τόνοι αμμωνίας το μήνα. Τον πρώτο χρόνο λειτουργίας του εργοστασίου, το ποσοστό αυτό ήταν μόλις 300 τόνοι το μήνα.
Στη συνέχεια, όλες οι άλλες χώρες άρχισαν επίσης να χρησιμοποιούν τεχνολογία σύνθεσης χρησιμοποιώντας καταλύτες, η οποία στην ουσία δεν διέφερε πολύ από την τεχνική Haber-Bosch. Η χρήση διεργασιών υψηλής πίεσης και κυκλοφορίας συνέβη σε οποιαδήποτε τεχνολογική διαδικασία.
Εισαγωγή της σύνθεσης στη Ρωσία
Στη Ρωσία, η σύνθεση χρησιμοποιήθηκε επίσης με τη χρήση καταλυτών για την παραγωγή αμμωνίας. Η αντίδραση μοιάζει με αυτό:
Στη Ρωσία, το πρώτο εργοστάσιο σύνθεσης αμμωνίας άρχισε να λειτουργεί το 1928 στο Chernorechensk και στη συνέχεια κατασκευάστηκαν εγκαταστάσεις παραγωγής σε πολλές άλλες πόλεις.
Οι πρακτικές εργασίες για την παραγωγή αμμωνίας κερδίζουν συνεχώς δυναμική. Μεταξύ 1960 και 1970, η σύνθεση αυξήθηκε σχεδόν 7 φορές.
Στη χώρα, χρησιμοποιούνται μικτές καταλυτικές ουσίες για την επιτυχή λήψη, συλλογή και αναγνώριση αμμωνίας. Η μελέτη της σύνθεσής τους πραγματοποιείται από μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον S. S. Lachinov. Ήταν αυτή η ομάδα που βρήκε τα περισσότερα αποδοτικά υλικάγια την τεχνολογία σύνθεσης.
Η έρευνα για την κινητική της διαδικασίας βρίσκεται επίσης σε εξέλιξη. Οι επιστημονικές εξελίξεις στον τομέα αυτό πραγματοποιήθηκαν από τον M. I. Temkin, καθώς και από τους συνεργάτες του. Το 1938, αυτός ο επιστήμονας, μαζί με τον συνάδελφό του V.M Pyzhev, έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη βελτιώνοντας παράλληλα την παραγωγή αμμωνίας. Η εξίσωση κινητικής σύνθεσης που συντάχθηκε από αυτούς τους χημικούς χρησιμοποιείται τώρα σε όλο τον κόσμο.
Σύγχρονη διαδικασία σύνθεσης
Η διαδικασία παραγωγής αμμωνίας με χρήση καταλύτη, που χρησιμοποιείται στη σημερινή παραγωγή, είναι αναστρέψιμη. Επομένως, το ερώτημα είναι πολύ επίκαιρο βέλτιστο επίπεδοαντίκτυπο των δεικτών στην επίτευξη της μέγιστης απόδοσης.
Η διαδικασία πραγματοποιείται σε υψηλή θερμοκρασία: 400-500 ˚С. Για να εξασφαλιστεί ο απαιτούμενος ρυθμός αντίδρασης, χρησιμοποιείται ένας καταλύτης. Η σύγχρονη παραγωγή NH 3 περιλαμβάνει τη χρήση υψηλής πίεσης - περίπου 100-300 atm.
Μαζί με την εφαρμογή σύστημα κυκλοφορίαςείναι δυνατόν να ληφθεί μια αρκετά μεγάλη μάζα αρχικών υλικών που μετατρέπονται σε αμμωνία.
Σύγχρονη παραγωγή
Το λειτουργικό σύστημα οποιασδήποτε μονάδας αμμωνίας είναι αρκετά περίπλοκο και περιλαμβάνει πολλά στάδια. Η τεχνολογία για τη λήψη της επιθυμητής ουσίας πραγματοποιείται σε 6 στάδια. Κατά τη διαδικασία της σύνθεσης παράγεται, συλλέγεται και αναγνωρίζεται αμμωνία.
Το αρχικό στάδιο περιλαμβάνει την εξαγωγή θείου από το φυσικό αέριο με τη χρήση αποθείωσης. Αυτός ο χειρισμός απαιτείται λόγω του γεγονότος ότι το θείο είναι ένα καταλυτικό δηλητήριο και σκοτώνει τον καταλύτη νικελίου στο στάδιο της εξαγωγής υδρογόνου.
Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει τη μετατροπή μεθανίου, η οποία λαμβάνει χώρα χρησιμοποιώντας υψηλή θερμοκρασία και πίεση χρησιμοποιώντας έναν καταλύτη νικελίου.
Στο τρίτο στάδιο, μερική καύση υδρογόνου συμβαίνει στο οξυγόνο του αέρα. Το αποτέλεσμα είναι ένα μείγμα υδρατμών, μονοξειδίου του άνθρακα και αζώτου.
Στο τέταρτο στάδιο, εμφανίζεται μια αντίδραση μετατόπισης, η οποία λαμβάνει χώρα κάτω από διαφορετικούς καταλύτες και δύο διαφορετικούς συνθήκες θερμοκρασίας. Αρχικά χρησιμοποιείται Fe 3 O 4 και η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 400 ˚C. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει έναν πιο αποτελεσματικό καταλύτη χαλκού, ο οποίος επιτρέπει την παραγωγή σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Το επόμενο πέμπτο στάδιο περιλαμβάνει την απαλλαγή από το περιττό μονοξείδιο του άνθρακα (VI) από το μείγμα αερίων με τη χρήση τεχνολογίας απορρόφησης αλκαλικού διαλύματος.
Στο τελικό στάδιο, το μονοξείδιο του άνθρακα (II) απομακρύνεται χρησιμοποιώντας μια αντίδραση μετατροπής υδρογόνου σε μεθάνιο μέσω ενός καταλύτη νικελίου και υψηλής θερμοκρασίας.
Το μίγμα αερίων που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα όλων των χειρισμών περιέχει 75% υδρογόνο και 25% άζωτο. Την στριμώχνουν από κάτω υψηλή πίεσηκαι μετά δροσίστε.
Είναι αυτοί οι χειρισμοί που περιγράφονται από τον τύπο απελευθέρωσης αμμωνίας:
N 2 + 3H 2 ↔ 2 NH 3 + 45,9 kJ
Αν και αυτή η διαδικασία δεν φαίνεται πολύ περίπλοκη, όλα τα παραπάνω βήματα για την εφαρμογή της υποδεικνύουν τη δυσκολία παραγωγής αμμωνίας σε βιομηχανική κλίμακα.
Η ποιότητα του τελικού προϊόντος επηρεάζεται από την απουσία ακαθαρσιών στις πρώτες ύλες.
Έχοντας διανύσει πολύ δρόμο από την μικρή εργαστηριακή εμπειρία έως την παραγωγή μεγάλης κλίμακας, η παραγωγή αμμωνίας σήμερα είναι ένας δημοφιλής και απαραίτητος κλάδος της χημικής βιομηχανίας. Αυτή η διαδικασία βελτιώνεται συνεχώς για να διασφαλιστεί η ποιότητα, η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας και απαιτούμενο ποσόπροϊόν για κάθε κύτταρο της εθνικής οικονομίας.
Το άτομο αζώτου σχηματίζει 3 πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς σίγμα με άτομα υδρογόνου λόγω των τριών μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων του (B(N) = III, C.O. (N) = -3). Το υπόλοιπο ζεύγος ηλεκτρονίων 2s είναι ικανό να συμμετέχει στον σχηματισμό του 4ου ομοιοπολικού δεσμού σύμφωνα με τον μηχανισμό δότη-δέκτη με άτομα που έχουν ένα κενό τροχιακό
Φυσικές ιδιότητες
Σε συνηθισμένες θερμοκρασίες, το NH 3 είναι ένα άχρωμο αέριο με έντονη οσμή, 1,7 φορές ελαφρύτερο από τον αέρα. Η αμμωνία υγροποιείται πολύ εύκολα (βράζει -33 "C)· το υγρό NH 3 είναι από ορισμένες απόψεις παρόμοιο με το νερό - ένας καλός πολικός διαλύτης, που προκαλεί ιονισμό των ουσιών που διαλύονται σε αυτό.
Η αμμωνία διαλύεται πολύ καλά στο νερό (στους 20°C, ~ 700 λίτρα NH 3 διαλύονται σε 1 λίτρο H 2 O. Ένα υδατικό διάλυμα 25% ονομάζεται "αμμωνία".
Οι δεσμοί υδρογόνου προκύπτουν μεταξύ των μορίων NH 3 και H 2 O. Επομένως, η αμμωνία υπάρχει σε υδατικό διάλυμα με τη μορφή ένυδρου NH 3 H 2 O.
Μέθοδοι απόκτησης
I. Βιομηχανική σύνθεση:
ZN 2 + N 2 = 2NH 3 + Q
Αυτό είναι ένα από τις πιο σημαντικές διαδικασίεςστη χημική παραγωγή. Η αντίδραση είναι εξαιρετικά αναστρέψιμη. Για να μετατοπιστεί η ισορροπία προς τα δεξιά, απαιτείται πολύ υψηλή πίεση (έως 1000 atm).
II. Σε εργαστηριακές συνθήκες, η αμμωνία λαμβάνεται με τη δράση αλκαλίων σε στερεά άλατα αμμωνίου:
2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = 2NH 3 + CaCl 2 + 2H 2 O
Χημικές ιδιότητες
Η NH 3 είναι μια πολύ δραστική ουσία. Οι αντιδράσεις που το αφορούν είναι πολυάριθμες και ποικίλουν ως προς τους μηχανισμούς τους.
Το NH 3 είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας.
I. Η αμμωνία αντιδρά:
με οξυγόνο (χωρίς καταλύτη) 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O
με οξυγόνο (παρουσία καταλυτών Pt) 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
με αλογόνα 8NH 3 + 3Cl 2 =N 2 + 6NH 4 Cl
με οξείδια χαμηλών ενεργών μετάλλων 2NH 3 + 3СuО = N 2 + 3Сu + 3Н 2 О
II. Η διαλυμένη στο νερό αμμωνία αντιδρά με διάφορους οξειδωτικούς παράγοντες, για παράδειγμα:
10NH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 = 5N 2 + 6MnSO 4 + 3K2SO 4 + 24H 2 O
Όταν η αμμωνία οξειδώνεται με υποχλωριώδες νάτριο, λαμβάνεται μια άλλη ένωση υδρογόνου αζώτου - υδραζίνη N 2 H 4.
2NH 3 + NaOCl = N 2 H 4 + NaCl + H 2 O
Ένα υδατικό διάλυμα NH 3 είναι μια ασθενής βάση.
Η ένυδρη αμμωνία που σχηματίζεται κατά την αλληλεπίδραση με το νερό διασπά μερικώς:
NH 3 + H 2 O → NH 3 HON → NH 4 + + OH -
Το σύμπλοκο κατιόν NH 4 + είναι το προϊόν της προσθήκης ιόντων H + στο μόριο NH 3 σύμφωνα με τον μηχανισμό δότη-δέκτη. Λόγω των ιόντων ΟΗ που απελευθερώνονται από τα μόρια H 2 O, το διάλυμα αμμωνίας αποκτά ελαφρά αλκαλική αντίδραση και εμφανίζει τις ιδιότητες των βάσεων.
Αντιδράσεις με οξέα.
Αντιδρά με όλα τα οξέα, για παράδειγμα: NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 νιτρικό αμμώνιο
2NH 3 + H 2 SO 4 = (NH 4) 2 SO 4 θειικό αμμώνιο
NH 3 + H 2 SO 4 = NH 4 HSO 4 όξινο θειικό αμμώνιο
Αντιδράσεις με άλατα μετάλλων.
Όταν η αμμωνία διοχετεύεται σε υδατικά διαλύματα μεταλλικών αλάτων, τα υδροξείδια των οποίων είναι πολύ ελάχιστα διαλυτά στο νερό, συμβαίνει καθίζηση Me(OH) x:
3NH 3 + ZH 2 O + AlCl 3 = Al(OH) 3 ↓ +3NH 4 Cl
Το NH 3 είναι ένας συνδέτης σε πολύπλοκες ενώσεις (σχηματισμός αμμωνίας).
Τα μόρια NH 3 είναι ικανά να σχηματίζουν δεσμούς δότη-δέκτη όχι μόνο με ιόντα Η+, αλλά και με κατιόντα ενός αριθμού μετάλλων μετάπτωσης (Ag +, Cu 2+, Cr 3+, Co 2+, κ.λπ.).
Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση σύνθετων ιόντων - [Аg(NH 3) 2 ], κ.λπ., τα οποία αποτελούν μέρος των σύνθετων ενώσεων - αμμωνία.
Λόγω του σχηματισμού διαλυτών ενώσεων αμμωνίας, τα συμπλοκοποιητικά οξείδια μετάλλων, τα υδροξείδια και τα άλατα αδιάλυτα στο Η2Ο διαλύονται σε υδατικό διάλυμα αμμωνίας.
Συγκεκριμένα, Ag 2 O, Cu 2 O, Cu(OH) 2, AgCl διαλύονται εύκολα σε αμμωνία.
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O = 2 [Ag(NH 3) 2 ]OH διαμίνη υδροξείδιο αργύρου (I)
Cu(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2 τετρααμίνη υδροξείδιο του χαλκού (II)
AgCl + 2NH 3 = Cl διαμίνη χλωριούχο άργυρο (Ι).
Διαλύματα αμμωνίας Ag 2 O, Cu 2 O, Cu(OH) 2 χρησιμοποιούνται ως αντιδραστήρια σε ποιοτική ανάλυση (ανίχνευση αλδεϋδών, πολυϋδρικών αλκοολών).
Το NH 3 είναι ένας παράγοντας αμινοποίησης στην οργανική σύνθεση.
Η αμμωνία χρησιμοποιείται για τη σύνθεση αλκυλαμινών, αμινοξέων και αμιδίων, για παράδειγμα:
2NH 3 + C 2 H 5 Br → C 2 H 5 NH 2 + NH 4 Br αιθυλαμίνη
2NH 3 + CH 2 ClCOOH → H 2 N-CH 2 -COOH + NH 4 Cl γλυκίνη
Άλατα αμμωνίου
Στα άλατα αμμωνίου, το κατιόν NH 4 + παίζει το ρόλο ενός κατιόντος μετάλλου αλκαλίου (για παράδειγμα, K +). Όλα τα άλατα αμμωνίου είναι κρυσταλλικές ουσίες, εξαιρετικά διαλυτές στο νερό. Μερικά από αυτά είναι χρωματισμένα λόγω των ανιόντων. Σε υδατικά διαλύματα διασπώνται πλήρως:
NH 4 NO 3 → NH 4 + + NO 3 -
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 → 2NH 4 + + Cr 2 O 7 2-
Μέθοδοι απόκτησης
1. Διέλευση αμμωνίας μέσω όξινων διαλυμάτων (βλ. χημικές ιδιότητες της NH 3).
2. Αλληλεπίδραση αμμωνίας με αέρια υδραλογονίδια: NH 3 (g.) + HBr (g.) = NH 4 Br (tv.)
Χημικές ιδιότητες
(ειδικό για άλατα αμμωνίου)
1. Οι ισχυρές βάσεις εκτοπίζουν το NH 3 από τα άλατα αμμωνίου:
NH 4 Cl + NaOH = NaCl + NH 3 + H 2 O
(NH 4) 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O
Αυτή είναι μια ποιοτική αντίδραση στο ιόν NH 4 + (το NH 3 που απελευθερώνεται καθορίζεται από τη μυρωδιά ή από το μπλε του υγρού κόκκινου χαρτιού λακκούβας).
2. Όταν θερμαίνονται, τα άλατα αμμωνίου αποσυντίθενται:
α) κατά την αποσύνθεση των αλάτων αμμωνίου που περιέχουν ένα μη οξειδωτικό ανιόν, απελευθερώνεται NH 3:
NH 4 Cl → NH 3 + HCl
(NH 4) 2 SO 4 → NH 3 + NH 4 HSO 4
(NH 4) 3 PO 4 → 3NH 3 + H 3 PO 4
(NH 4) 2 CO 3 → 2NH 3 + CO 2 + H 2 O
NH 4 HCO 3 → NH 3 + CO 2 + H 2 O;
β) εάν το άλας περιέχει ένα οξειδωτικό ανιόν, τότε συμβαίνει ενδομοριακή οξειδοαναγωγική αποσύνθεση:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O
NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O
(NH 4) 2Cr 2 O 7 = N 2 + Cr 2 O 3 + 4H 2 O
3. Σε υδατικά διαλύματα, τα άλατα αμμωνίου υδρολύονται από το κατιόν:
NH 4 + + H 2 O → NH 3 H 2 O + H +
2 N H 3 + N a O C l ⟶ N 2 H 4 + N a C l + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (2NH_(3)+NaOCl\longrightarrow N_(2)H_(4)+NaCl+H_( 2) Ο)))
- Τα αλογόνα (χλώριο, ιώδιο) σχηματίζουν επικίνδυνα εκρηκτικά με αμμωνία - αλογονίδια του αζώτου (χλωριούχο άζωτο, ιωδιούχο άζωτο).
- Η αμμωνία αντιδρά με αλογονωμένα αλκάνια πυρηνόφιλη προσθήκη, σχηματίζοντας ένα υποκατεστημένο ιόν αμμωνίου (μέθοδος για την παραγωγή αμινών):
- Παράγει αμίδια με καρβοξυλικά οξέα, τους ανυδρίτες τους, αλογονίδια οξέων, εστέρες και άλλα παράγωγα. Με αλδεΰδες και κετόνες - Βάσεις Schiff, οι οποίες μπορούν να αναχθούν στις αντίστοιχες αμίνες (αναγωγική αμίνωση).
Ιστορία
Η αμμωνία απομονώθηκε για πρώτη φορά σε καθαρή μορφή J. Priestley το 1774, ο οποίος το ονόμασε «αλκαλικό αέρα». Έντεκα χρόνια αργότερα, το 1785, ο K. Berthollet καθιέρωσε την ακριβή χημική σύνθεσηαμμωνία Από τότε, έχει ξεκινήσει έρευνα σε όλο τον κόσμο για την παραγωγή αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο. Η αμμωνία ήταν πολύ απαραίτητη για τη σύνθεση των ενώσεων του αζώτου, αφού η παραγωγή τους από άλατα Χιλής περιοριζόταν από τη σταδιακή εξάντληση των αποθεμάτων της τελευταίας. Το πρόβλημα της μείωσης των αποθεμάτων νιτρικών αλάτων έχει γίνει πιο οξύ τέλη του 19ου αιώνααιώνας. Μόνο στις αρχές του 20ου αιώνα κατέστη δυνατό να εφευρεθεί μια διαδικασία για τη σύνθεση αμμωνίας κατάλληλη για τη βιομηχανία. Αυτό πραγματοποιήθηκε από τον F. Haber, ο οποίος άρχισε να εργάζεται πάνω σε αυτό το πρόβλημα το 1904 και μέχρι το 1909 δημιούργησε μια μικρή συσκευή επαφής στην οποία χρησιμοποιούσε αυξημένη πίεση (σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier) και έναν καταλύτη οσμίου. Στις 2 Ιουλίου 1909, ο Haber δοκίμασε τη συσκευή παρουσία των K. Bosch και A. Mittash, αμφότεροι από το Baden Aniline and Soda Factory (BASF), και έλαβε αμμωνία. Μέχρι το 1911, η K. Bosch είχε δημιουργήσει μια μεγάλης κλίμακας έκδοση της συσκευής για την BASF και στη συνέχεια κατασκευάστηκε και τέθηκε σε λειτουργία η πρώτη μονάδα σύνθεσης αμμωνίας στον κόσμο στις 9 Σεπτεμβρίου 1913, η οποία βρισκόταν στο Oppau (τώρα μια περιοχή εντός της πόλη Ludwigshafen am Rhein) και ανήκε στην BASF. Το 1918, ο F. Haber κέρδισε το Νόμπελ Χημείας «για τη σύνθεση αμμωνίας από τα συστατικά της στοιχεία». Στη Ρωσία και την ΕΣΣΔ, η πρώτη παρτίδα συνθετικής αμμωνίας παρήχθη το 1928 στο χημικό εργοστάσιο Chernorechensky.
προέλευση του ονόματος
Η αμμωνία (στις ευρωπαϊκές γλώσσες το όνομά της ακούγεται σαν «αμμωνιακό») οφείλει το όνομά της στην όαση του Άμμωνα στη Βόρεια Αφρική, που βρίσκεται στο σταυροδρόμι των διαδρομών των τροχόσπιτων. Σε θερμά κλίματα, η ουρία (NH 2) 2 CO, που περιέχεται στα ζωικά απόβλητα, αποσυντίθεται ιδιαίτερα γρήγορα. Ένα από τα προϊόντα αποσύνθεσης είναι η αμμωνία. Σύμφωνα με άλλες πηγές, η αμμωνία πήρε το όνομά της από την αρχαία αιγυπτιακή λέξη Amonian. Αυτό ήταν το όνομα που δόθηκε στους ανθρώπους που λάτρευαν τον θεό Αμούν. Κατά τη διάρκεια των τελετουργιών τους, μύριζαν αμμωνία NH 4 Cl, η οποία, όταν θερμανθεί, εξατμίζει την αμμωνία.
Υγρή αμμωνία
Η υγρή αμμωνία, αν και σε μικρό βαθμό, διασπάται σε ιόντα (αυτοπρωτόλυση), γεγονός που δείχνει την ομοιότητά της με το νερό:
2 N H 3 → N H 4 + + N H 2 − (\displaystyle (\mathsf (2NH_(3)\δεξιό βέλος NH_(4)^(+)+NH_(2)^(-))))Η σταθερά αυτοιονισμού της υγρής αμμωνίας στους -50 °C είναι περίπου 10 -33 (mol/l)².
2 N a + 2 N H 3 → 2 N a N H 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (2Na+2NH_(3)\δεξιό βέλος 2NaNH_(2)+H_(2))))Τα αμίδια μετάλλων που προκύπτουν από την αντίδραση με την αμμωνία περιέχουν ένα αρνητικό ιόν NH 2 −, το οποίο σχηματίζεται επίσης κατά τον αυτοϊοντισμό της αμμωνίας. Έτσι, τα αμίδια μετάλλων είναι ανάλογα υδροξειδίων. Ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται όταν πηγαίνετε από το Li στο Cs. Η αντίδραση επιταχύνεται σημαντικά παρουσία ακόμη και μικρών ακαθαρσιών Η2Ο.
Τα διαλύματα μετάλλου-αμμωνίας έχουν μεταλλική ηλεκτρική αγωγιμότητα, τα άτομα μετάλλου αποσυντίθενται σε θετικά ιόντα και διαλυτωμένα ηλεκτρόνια που περιβάλλονται από μόρια NH 3. Τα διαλύματα μετάλλου-αμμωνίας, που περιέχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια, είναι οι ισχυρότεροι αναγωγικοί παράγοντες.
Συμπλοκοποίηση
Λόγω των ιδιοτήτων τους που δίνουν ηλεκτρόνια, τα μόρια NH 3 μπορούν να εισέλθουν ως συνδέτης σύνθετες ενώσεις. Έτσι, η εισαγωγή περίσσειας αμμωνίας σε διαλύματα αλάτων d-μετάλλων οδηγεί στο σχηματισμό των αμινοσυμπλοκών τους:
C u S O 4 + 4 N H 3 → [ C u (N H 3) 4 ] S O 4 (\displaystyle (\mathsf (CuSO_(4)+4NH_(3)\δεξιό βέλος SO_(4)))) N i (N O 3) 3 + 6 N H 3 → [ N i (N H 3) 6 ] (N O 3) 3 (\displaystyle (\mathsf (Ni(NO_(3))_(3)+6NH_(3)\ δεξιό βέλος (NO_(3))_(3))))Η συμπλοκοποίηση συνήθως συνοδεύεται από αλλαγή στο χρώμα του διαλύματος. Έτσι, στην πρώτη αντίδραση, το μπλε χρώμα (CuSO 4) μετατρέπεται σε σκούρο μπλε (το χρώμα του συμπλέγματος), και στη δεύτερη αντίδραση το χρώμα αλλάζει από πράσινο (Ni (NO 3) 2) σε μπλε-ιώδες. Τα ισχυρότερα σύμπλοκα με NH 3 σχηματίζονται από το χρώμιο και το κοβάλτιο σε κατάσταση οξείδωσης +3.
Βιολογικός ρόλος
Η αμμωνία είναι σημαντική πηγή αζώτου για τους ζωντανούς οργανισμούς. Παρά υψηλή περιεκτικότηταελεύθερο άζωτο στην ατμόσφαιρα (πάνω από 75%), πολύ λίγα έμβια όντα μπορούν να χρησιμοποιήσουν ελεύθερο, ουδέτερο διατομικό άζωτο στην ατμόσφαιρα, αέριο N2. Επομένως, για να συμπεριληφθεί το ατμοσφαιρικό άζωτο στη βιολογική κυκλοφορία, ιδιαίτερα στη σύνθεση αμινοξέων και νουκλεοτιδίων, είναι απαραίτητη μια διαδικασία που ονομάζεται «μονιμοποίηση αζώτου». Ορισμένα φυτά εξαρτώνται από τη διαθεσιμότητα αμμωνίας και άλλων αζωτούχων υπολειμμάτων που απελευθερώνονται στο έδαφος από τα οργανικά υπολείμματα σε αποσύνθεση άλλων φυτών και ζώων. Κάποια άλλα, όπως τα όσπρια που δεσμεύουν το άζωτο, εκμεταλλεύονται τη συμβίωση με βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο (ριζόβια), τα οποία είναι ικανά να παράγουν αμμωνία από το ατμοσφαιρικό άζωτο.
Σε ορισμένους οργανισμούς, η αμμωνία σχηματίζεται από το ατμοσφαιρικό άζωτο χρησιμοποιώντας ένζυμα που ονομάζονται νιτρογενάσες. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται δέσμευση αζώτου. Αν και είναι απίθανο να εφευρεθούν ποτέ βιομιμητικές μέθοδοι που να μπορούν να ανταγωνιστούν σε απόδοση χημικές μεθόδουςπαραγωγή αμμωνίας από άζωτο, ωστόσο, οι επιστήμονες καταβάλλουν μεγάλες προσπάθειες για να κατανοήσουν καλύτερα τους μηχανισμούς βιολογικής δέσμευσης αζώτου. Το επιστημονικό ενδιαφέρον για αυτό το πρόβλημα υποκινείται εν μέρει από την ασυνήθιστη δομή του ενεργού καταλυτικού κέντρου του ενζύμου δέσμευσης του αζώτου (νιτρογενάση), το οποίο περιέχει ένα ασυνήθιστο διμεταλλικό μοριακό σύνολο Fe 7 MoS 9 .
Η αμμωνία είναι και η τελική υποπροϊόνμεταβολισμό αμινοξέων, συγκεκριμένα το προϊόν της απαμίνωσης τους, που καταλύεται από ένζυμα όπως η γλουταμική αφυδρογονάση. Η απέκκριση αμετάβλητης αμμωνίας είναι μια κοινή οδός αποτοξίνωσης από αμμωνία σε υδρόβια πλάσματα (ψάρια, υδρόβια ασπόνδυλα και ορισμένα αμφίβια). Στα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, η αμμωνία συνήθως μετατρέπεται γρήγορα σε ουρία, η οποία είναι πολύ λιγότερο τοξική και, ειδικότερα, λιγότερο αλκαλική και λιγότερο αντιδραστική ως αναγωγικός παράγοντας. Η ουρία είναι το κύριο συστατικό των στερεών ούρων. Τα περισσότερα πουλιά, ερπετά, έντομα και αραχνοειδείς, ωστόσο, εκπέμπουν ουρικό οξύ και όχι ουρία ως το κύριο υπόλειμμα αζώτου.
Η αμμωνία παίζει επίσης σημαντικό ρόλο τόσο στη φυσιολογική όσο και στην παθολογική φυσιολογία των ζώων. Η αμμωνία παράγεται κατά τον φυσιολογικό μεταβολισμό των αμινοξέων, αλλά είναι εξαιρετικά τοξική σε υψηλές συγκεντρώσεις. Τα συκώτια ζώων μετατρέπουν την αμμωνία σε ουρία μέσω μιας σειράς διαδοχικών αντιδράσεων γνωστών ως κύκλος ουρίας. Η διαταραχή της ηπατικής λειτουργίας, όπως αυτή που παρατηρείται στην κίρρωση, μπορεί να βλάψει την ικανότητα του ήπατος να αποτοξινώνει την αμμωνία και να τη μετατρέπει σε ουρία, με αποτέλεσμα αυξημένα επίπεδα αμμωνίας στο αίμα, μια κατάσταση που ονομάζεται υπεραμμωναιμία. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα - αύξηση του επιπέδου της ελεύθερης αμμωνίας στο αίμα και ανάπτυξη υπεραμμωνιαιμίας - προκαλείται από την παρουσία συγγενών γενετικών ελαττωμάτων στα ένζυμα του κύκλου της ουρίας, όπως η καρβαμυλοτρανσφεράση της ορνιθίνης. Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να προκληθεί από παραβίαση της απεκκριτικής λειτουργίας των νεφρών σε σοβαρή νεφρική ανεπάρκεια και ουραιμία: λόγω καθυστέρησης στην απελευθέρωση της ουρίας, το επίπεδό της στο αίμα αυξάνεται τόσο πολύ που ο "κύκλος ουρίας" αρχίζει να λειτουργεί "σε αντιθετη πλευρα- Η περίσσεια ουρίας υδρολύεται ξανά από τα νεφρά σε αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα και, ως αποτέλεσμα, το επίπεδο αμμωνίας στο αίμα αυξάνεται. Η υπεραμμωναιμία συμβάλλει σε διαταραχές της συνείδησης και στην ανάπτυξη υπνώδους και κωματώδους καταστάσεων στην ηπατική εγκεφαλοπάθεια και ουραιμία, καθώς και στην ανάπτυξη νευρολογικών διαταραχών που συχνά παρατηρούνται σε ασθενείς με συγγενή ελαττώματα των ενζύμων του κύκλου της ουρίας ή οργανικές οξίνες.
Λιγότερο έντονη, αλλά κλινικά σημαντική, η υπεραμμωναιμία μπορεί να παρατηρηθεί σε οποιαδήποτε διαδικασία στην οποία παρατηρείται αυξημένος καταβολισμός πρωτεϊνών, για παράδειγμα, με εκτεταμένα εγκαύματα, σύνδρομο συμπίεσης ιστού ή σύνθλιψης, εκτεταμένες πυώδεις-νεκρωτικές διεργασίες, γάγγραινα των άκρων, σήψη κ.λπ. και επίσης για ορισμένες ενδοκρινικές διαταραχές, όπως ο σακχαρώδης διαβήτης, η σοβαρή θυρεοτοξίκωση. Η πιθανότητα εμφάνισης υπεραμμωνιαιμίας σε αυτές τις παθολογικές καταστάσεις είναι ιδιαίτερα υψηλή σε περιπτώσεις όπου η παθολογική κατάσταση, εκτός από τον αυξημένο καταβολισμό πρωτεϊνών, προκαλεί επίσης έντονη βλάβη της αποτοξινωτικής λειτουργίας του ήπατος ή της απεκκριτικής λειτουργίας των νεφρών.
Η αμμωνία είναι σημαντική για τη διατήρηση του φυσιολογικού οξεοβασική ισορροπίααίμα. Μετά το σχηματισμό αμμωνίας από γλουταμίνη, το άλφα-κετογλουταρικό μπορεί να διασπαστεί περαιτέρω για να σχηματίσει δύο μόρια διττανθρακικών, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν ως ρυθμιστικό για την εξουδετέρωση των διαιτητικών οξέων. Η αμμωνία που λαμβάνεται από τη γλουταμίνη απεκκρίνεται στη συνέχεια στα ούρα (τόσο άμεσα όσο και με τη μορφή ουρίας), η οποία, λαμβάνοντας υπόψη τον σχηματισμό δύο διττανθρακικών μορίων από το κετογλουταρικό, έχει ως αποτέλεσμα ολική απώλεια οξέων και μετατόπιση του pH του αίματος σε την αλκαλική πλευρά. Επιπλέον, η αμμωνία μπορεί να διαχυθεί μέσω των νεφρικών σωληναρίων, να συνδυαστεί με το ιόν υδρογόνου και να απεκκριθεί μαζί με αυτό (NH 3 + H + => NH 4 +), και έτσι να προωθήσει περαιτέρω την απομάκρυνση των οξέων από το σώμα.
Η αμμωνία και τα ιόντα αμμωνίου είναι ένα τοξικό υποπροϊόν του μεταβολισμού στα ζώα. Στα ψάρια και στα υδρόβια ασπόνδυλα, η αμμωνία απελευθερώνεται απευθείας στο νερό. Στα θηλαστικά (συμπεριλαμβανομένων των υδρόβιων θηλαστικών), στα αμφίβια και στους καρχαρίες, η αμμωνία μετατρέπεται σε ουρία στον κύκλο της ουρίας επειδή η ουρία είναι πολύ λιγότερο τοξική, λιγότερο χημικά αντιδραστική και μπορεί να «αποθηκευτεί» πιο αποτελεσματικά στο σώμα μέχρι να αποβληθεί. Στα πτηνά και τα ερπετά, η αμμωνία που παράγεται κατά τον μεταβολισμό μετατρέπεται σε ουρικό οξύ, το οποίο είναι ένα στερεό υπόλειμμα και μπορεί να απεκκριθεί από ελάχιστες απώλειεςνερό.
Φυσιολογική δράση
Σύμφωνα με τη φυσιολογική του δράση στον οργανισμό, ανήκει στην ομάδα των ουσιών με ασφυκτική και νευροτροπική δράση, ικανές να προκαλέσουν τοξικό πνευμονικό οίδημα και σοβαρές βλάβες σε περίπτωση εισπνοής. νευρικό σύστημα. Η αμμωνία έχει τόσο τοπικές όσο και απορροφητικές επιδράσεις.
Οι ατμοί αμμωνίας ερεθίζουν έντονα τους βλεννογόνους των ματιών και των αναπνευστικών οργάνων, καθώς και το δέρμα. Αυτό αντιλαμβάνεται ένα άτομο ως μια πικάντικη μυρωδιά. Οι ατμοί αμμωνίας προκαλούν υπερβολική δακρύρροια, πόνο στα μάτια, χημικά εγκαύματα του επιπεφυκότα και του κερατοειδούς, απώλεια όρασης, κρίσεις βήχα, ερυθρότητα και κνησμό του δέρματος. Όταν η υγροποιημένη αμμωνία και τα διαλύματά της έρχονται σε επαφή με το δέρμα, εμφανίζεται μια αίσθηση καψίματος και είναι πιθανό ένα χημικό έγκαυμα με φουσκάλες και έλκη. Επιπλέον, η υγροποιημένη αμμωνία απορροφά τη θερμότητα όταν εξατμίζεται και όταν έρχεται σε επαφή με το δέρμα, εμφανίζεται κρυοπαγήματα διαφόρων βαθμών. Η μυρωδιά της αμμωνίας γίνεται αισθητή σε συγκέντρωση 37 mg/m³.
Εφαρμογή
Η αμμωνία είναι ένα από τα σημαντικότερα προϊόντα της χημικής βιομηχανίας, η ετήσια παγκόσμια παραγωγή της φτάνει τα 150 εκατομμύρια τόνους. Χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων (νιτρικό και θειικό αμμώνιο, ουρία), εκρηκτικά και πολυμερή, νιτρικό οξύ, σόδα (με τη μέθοδο της αμμωνίας) και άλλα προϊόντα χημικής βιομηχανίας. Ως διαλύτης χρησιμοποιείται υγρή αμμωνία.
| 100 σε | 300 σε | 1000 σε | 1500 στο | 2000 στις | 3500 σε | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 400 °C | 25,12 | 47,00 | 79,82 | 88,54 | 93,07 | 97,73 |
| 450 °C | 16,43 | 35,82 | 69,69 | 84,07 | 89,83 | 97,18 |
| 500 °C | 10,61 | 26,44 | 57,47 | Χωρίς δεδομένα | ||
| 550 °C | 6,82 | 19,13 | 41,16 | |||
Η χρήση ενός καταλύτη (πορώδης σίδηρος με προσμίξεις Al 2 O 3 και K 2 O ) κατέστησε δυνατή την επιτάχυνση της επίτευξης κατάστασης ισορροπίας. Είναι ενδιαφέρον ότι κατά την αναζήτηση ενός καταλύτη για αυτόν τον ρόλο, δοκιμάστηκαν περισσότερες από 20 χιλιάδες διαφορετικές ουσίες.
Λαμβάνοντας υπόψη όλους τους παραπάνω παράγοντες, η διαδικασία παραγωγής αμμωνίας πραγματοποιείται υπό τις ακόλουθες συνθήκες: θερμοκρασία 500 °C, πίεση 350 ατμόσφαιρες, καταλύτης. Η απόδοση αμμωνίας υπό τέτοιες συνθήκες είναι περίπου 30%. Σε βιομηχανικές συνθήκες, χρησιμοποιείται η αρχή της κυκλοφορίας - η αμμωνία απομακρύνεται με ψύξη και το άζωτο και το υδρογόνο που δεν αντέδρασαν επιστρέφουν στη στήλη σύνθεσης. Αυτό αποδεικνύεται πιο οικονομικό από την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης αντίδρασης αυξάνοντας την πίεση.
Για τη λήψη αμμωνίας στο εργαστήριο, χρησιμοποιείται η δράση ισχυρών αλκαλίων σε άλατα αμμωνίου:
N H 4 C l + N a O H → N H 3 + N a C l + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (NH_(4)Cl+NaOH\δεξιό βέλος NH_(3)\uparrow +NaCl+H_(2)O )))Συνήθως, η αμμωνία λαμβάνεται με εργαστηριακή μέθοδο με ήπια θέρμανση ενός μείγματος χλωριούχου αμμωνίου και σβησμένου ασβέστη.
2 N H 4 C l + C a (O H) 2 → C a C l 2 + 2 N H 3 + 2 H 2 O (\style display (\mathsf (2NH_(4)Cl+Ca(OH)_(2)\δεξιό βέλος CaCl_(2)+2NH_(3)\uparrow +2H_(2)O)))Για να στεγνώσει η αμμωνία, περνά μέσα από ένα μείγμα ασβέστη και καυστικής σόδας.
Πολύ ξηρή αμμωνία μπορεί να ληφθεί με διάλυση μετάλλου νατρίου σε αυτήν και στη συνέχεια με απόσταξη. Αυτό γίνεται καλύτερα σε ένα σύστημα κατασκευασμένο από μέταλλο υπό κενό. Το σύστημα πρέπει να αντέχει σε υψηλή πίεση (σε θερμοκρασία δωματίου, η πίεση του κορεσμένου ατμού αμμωνίας είναι περίπου 10 ατμόσφαιρες). Στη βιομηχανία, η αμμωνία ξηραίνεται σε στήλες απορρόφησης.
Ποσοστά κατανάλωσης ανά τόνο αμμωνίας
Η παραγωγή ενός τόνου αμμωνίας στη Ρωσία απαιτεί κατά μέσο όρο 1200 nm³ φυσικό αέριο, στην Ευρώπη - 900 nm³.
Το Λευκορωσικό Grodno Azot καταναλώνει 1200 nm³ φυσικού αερίου ανά τόνο αμμωνίας, μετά τον εκσυγχρονισμό, η κατανάλωση αναμένεται να μειωθεί στα 876 nm³.
Οι Ουκρανοί παραγωγοί καταναλώνουν από 750 nm³ έως 1170 nm³ φυσικού αερίου ανά τόνο αμμωνίας.
Η τεχνολογία UHDE ισχυρίζεται ότι καταναλώνει 6,7 - 7,4 Gcal ενεργειακών πόρων ανά τόνο αμμωνίας.
Η αμμωνία στην ιατρική
Για τσιμπήματα εντόμων, η αμμωνία χρησιμοποιείται εξωτερικά με τη μορφή λοσιόν. Το υδατικό διάλυμα αμμωνίας 10% είναι γνωστό ως
Κατηγορία κινδύνου αμμωνίας (NH3) - 4
Άχρωμο αέριο με αποπνικτική, πικάντικη οσμή αμμωνίας, καπνίζει όταν απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, υγροποιείται σε θερμοκρασία -33,40C και στερεοποιείται σε θερμοκρασία -77,80C. Πιο ελαφρύ από τον αέρα. Σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα εντός 15-28 τοις εκατό κατ' όγκο αμμωνίας. Είναι εύφλεκτο, καίγεται παρουσία σταθερής εστίας φωτιάς, αυτοαναφλέγεται σε θερμοκρασία 6500C. Διαλύεται καλά σε νερό, αλκοόλ και αιθέρα. Ένας όγκος νερού απορροφά έως και 700 όγκους αμμωνίας σε θερμοκρασία 200C.
Χρησιμοποιείται αμμωνία για βαφή υφασμάτων, ασημοποίηση καθρεφτών, παραγωγή αλάτων που περιέχουν άζωτο, λιπάσματα, σόδα, νιτρικό οξύ, φωτοτυπικά υλικά, ως ουσία εργασίας ψυκτικές μονάδες. Η αμμωνία μεταφέρεται και αποθηκεύεται σε υγροποιημένη κατάσταση υπό τη δική της τάση ατμών 6-18 kgf/cm2 και μπορεί να αποθηκευτεί σε ισοθερμικές δεξαμενές σε πίεση κοντά στην ατμοσφαιρική. Οι μέγιστοι όγκοι αποθήκευσης είναι 30.000 τόνοι.
Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση (MAC) αμμωνίας είναι:
Στον αέρα οικισμοί: μέση ημερήσια 0,4 mg/m3, μέγιστο εφάπαξ 0,2 mg/m3. Στον αέρα περιοχή εργασίας εγκαταστάσεις παραγωγής 20 mg/m3. Σε νερό δεξαμενών 2 mg/m3. Όριο οσμής 0,5 mg/m3. Σε συγκεντρώσεις 40-80 mg/m3, παρατηρείται έντονος ερεθισμός των ματιών, της ανώτερης αναπνευστικής οδού, πονοκέφαλος, στα 1200 mg/m3 - βήχας, είναι δυνατό πνευμονικό οίδημα. Συγκεντρώσεις 1500 - 2700 mg/m3, αποτελεσματικές για 0,5-1 ώρα, θεωρούνται θανατηφόρες. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση αμμωνίας για το φιλτράρισμα βιομηχανικών και αστικών αεριομάσκας είναι 15.000 mg/m3.
Κατά την εξάλειψη των ατυχημάτων που σχετίζεται με διαρροή αμμωνίας (εκπομπή), είναι απαραίτητο να απομονωθεί η επικίνδυνη περιοχή και να απομακρυνθούν οι άνθρωποι από αυτήν. Ακριβώς στον τόπο του ατυχήματος και κοντά στην πηγή μόλυνσης, εκτελούνται εργασίες σε μονωτικές μάσκες αερίου IP-4M, IP-5 (σε χημικά δεσμευμένο οξυγόνο) ή αναπνευστικές συσκευές ASV-2, DASV (σε πεπιεσμένο αέρα), KIP -8, KIP-9 (σε συμπιεσμένο οξυγόνο) και προϊόντα προστασίας του δέρματος (L-1, KIKH-4, KIKH-5, κ.λπ.). Σε απόσταση μεγαλύτερη από 250 μέτρα από την πηγή, τα μέσα προστασίας του δέρματος δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την αναπνευστική προστασία, βιομηχανικές μάσκες αερίων με κουτιά των εμπορικών σημάτων KD, G, M, VK, καθώς και μάσκες πολιτικού αερίου GP-5 Χρησιμοποιούνται , GP-7, PDF-2D , PDF-2Sh πλήρης με πρόσθετη κασέτα DPG-3. Σε συγκεντρώσεις μικρότερες από 20 mg/m3, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον αναπνευστήρα RPG-67 με φυσίγγια KD ή VK.
|
Μέσα προστασίας |
χρόνος προστατευτική δράση(ώρα) σε συγκεντρώσεις (mg/m3) |
||||
|
Ονομα |
Μάρκα |
5000 |
|||
|
Κουτιά |
|||||
|
Βιομηχανικές μάσκες αερίων: |
|||||
|
μεγάλο μέγεθος |
KD, M, VK |
||||
|
μικρό μέγεθος |
KD, G, VK |
||||
|
Πολιτικές μάσκες αερίων: |
|||||
|
GP-5, GP-7, PDF-2D (2Ш) |
με DPG-3 |
||||
Η παρουσία αμμωνίας προσδιορίζεται από:
Στον αέρα βιομηχανικής ζώνης, αναρροφητές AM-5, AM-0055, AM-0059, NP-3M με λυχνίες ένδειξης για αμμωνία, αναλυτές αερίων HOBBIT-T-NH3, ανιχνευτές αερίων IGS-98-NH3, ESSA-NH3, ΧΟΜΠΙΤ-ΝΗ3.
Σε ανοιχτό χώρο – με συσκευές SIP “CORSAR-X”.
Εσωτερικοί χώροι – SIP “VEGA-M”
Εξουδετερώστε την αμμωνία με τα ακόλουθα διαλύματα:
Διάλυμα 10% υδροχλωρικού ή θειικού οξέος, για το οποίο 1 μέρος πυκνού οξέος αναμιγνύεται με 9 μέρη νερού (για παράδειγμα, 10 λίτρα οξέος + 90 λίτρα νερού).
Διάλυμα 2% θειικού αμμωνίου, για το οποίο 2 μέρη θειικού αμμωνίου αραιώνονται σε 98 μέρη νερού (για παράδειγμα, 2 kg θειικού αμμωνίου + 98 λίτρα νερού).
Σε περίπτωση διαρροής αερίου αμμωνίας Ψεκάζεται νερό για να σβήσουν οι ατμοί. Ο ρυθμός κατανάλωσης νερού δεν είναι τυποποιημένος.
Π σε περίπτωση διαρροής υγρής αμμωνίας Το σημείο της διαρροής είναι περιφραγμένο με χωμάτινο προμαχώνα και γεμίζεται με διάλυμα υδροχλωρικού ή θειικού οξέος ή νερού. Για την εξουδετέρωση 1 τόνου υγρής αμμωνίας χρειάζονται 10-15 τόνοι διαλύματος υδροχλωρικού (θειικού) οξέος ή 18-20 τόνοι νερού. Για την εξουδετέρωση 1 τόνου υγρής αμμωνίας χρειάζονται 20-30 τόνοι διαλύματος υδροχλωρικού (θειικού) οξέος. Συνιστάται να μην εξουδετερώνεται η υγρή αμμωνία με νερό, γιατί στον αέρα μπορεί να σχηματιστούν υψηλές συγκεντρώσεις αμμωνίας, κάτι που δεν είναι ασφαλές, αφού το 15-28 τοις εκατό κατ' όγκο της αμμωνίας με τον αέρα σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα.
Για τον ψεκασμό νερού ή διαλυμάτων, χρησιμοποιούνται ποτιστικά και πυροσβεστικά οχήματα, σταθμοί αυτόματης πλήρωσης (ATs, PM-130, ARS-14, ARS-15), καθώς και κρουνοί και ειδικά συστήματα διαθέσιμα σε χημικά επικίνδυνες εγκαταστάσεις.
Ενέργειες αρχηγού: απομονώστε την επικίνδυνη ζώνη, απομακρύνετε άτομα από αυτήν, παραμείνετε στην πλευρά του ανέμου, εισέλθετε στη ζώνη ατυχήματος μόνο με πλήρη προστατευτική ενδυμασία.
Παροχή πρώτων βοηθειών:
Στη μολυσμένη περιοχή: πλύσιμο των ματιών με άφθονο νερό, τοποθέτηση μάσκας αερίων, άφθονο πλύσιμο των προσβεβλημένων περιοχών του δέρματος με νερό, επείγουσα έξοδος (απόσυρση) των θυμάτων από τη ζώνη μόλυνσης.
Μετά την εκκένωση μιας μολυσμένης περιοχής: εξασφαλίστε ηρεμία, ζεστασιά, για σωματικό πόνο στα μάτια, στάξτε 2 σταγόνες διαλύματος νοβοκαΐνης 1% ή διάλυμα 2% βορικό οξύ; Εφαρμόστε λοσιόν 3-5% διαλύματος βορικού, οξικού ή κιτρικό οξύ; πάρτε ζεστό γάλα από το στόμα με μαγειρική σόδα; χορηγήστε παυσίπονα (1 ml διαλύματος μορφίνης ή προμεδόλης 1%, εγχύστε 1 ml διαλύματος θειικής ατροπίνης 0,1% υποδορίως, εάν σταματήσει η αναπνοή - τεχνητός αερισμός). άμεση εκκένωση σε ιατρική μονάδα.
