https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D0%B0%D0%BA
Аммиак
Аммиа́к — NH3, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ядовит. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика - около 1200 объёмов (при 0°C) или 700 объёмов (при 20°C) в объёме воды. Молекула аммиака имеет вид тетраэдра с атомом азота в вершине. При неспаренных h-электронах атомы азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода. Кроме того, у атома азота есть неподелённая пара электронов.
В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Этим объясняется сравнительно высокая температура кипения и высокая теплота испарения аммиака. Однако прочность этих связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды, поэтому вязкость, например, жидкого аммиака в 7 раз меньше вязкости воды.
Химические свойства[]
Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как нуклеофил или комплексообразователь. Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:
NH3 + H+ = NH4+
С кислотами даёт соответствующие соли аммония:
NH3 + HNO3 = NH4NO3
Водный раствор аммиака ("нашатырный спирт") имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса
NH3 + H2O = NH4+ + OH-
С галогеноалканами вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):
NH3 + CH3Cl → CH3NH3Cl (гидрохлорид метиламмония)
С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами - основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов (восстановительное аминирование).
Аммиак также является очень слабой кислотой (более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли - амиды.
Аммиак горит в атмосфере кислорода, давая воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты.
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H20
Галогены (хлор, иод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества - галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).
Окислением аммиака гипохлоритом натрия в присутствии желатина получают гидразин.
При 1000°C аммиак реагирует с углем, образуя HCN и частично разлагаясь на азот и водород.
Биологическая роль[]
Аммиак является конечным продуктом азотистого обмена в организме человека и животных. Он образуется при метаболизме белков, аминокислот и других азотистых соединений. Он высоко токсичен для организма, поэтому большая часть аммиака в ходе орнитинового цикла конвертируется печенью в более безвредное и менее токсичное соединение — карбамид (мочевину). Мочевина затем выводится почками, причём часть мочевины может быть конвертирована печенью или почками обратно в аммиак.
Аммиак может также использоваться печенью для обратного процесса — ресинтеза аминокислот из аммиака и кетоаналогов аминокислот. Этот процесс носит название "восстановительное аминирование". Таким образом из щавелевоксусной кислоты получается аспарагиновая, из α-кетоглутаровой - глутаминовая, и т.д.
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.
Применение[]
В основном используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя.
В холодильной технике используется в качестве холодильного агента
Получение[]
Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г) + 45,9 кДж
Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химический основы метода).
Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Следовательно, исходя из принципа Ле-Шателье, реакцию следует проводить при возможно низких температурах и при высоких давлениях - тогда равновесие будет смещено вправо. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. Проведение реакции при очень высоких давлениях требует создания специального, выдерживающего высокое давление оборудования, а значит и больших капиталовложений. Кроме того, равновесие реакции даже при 700°C устанавливается слишком медленно для практического её использования.
Применение катализатора (пористое железо с примесями Al2O3 и K2O) позволило ускорить достижение равновесного состояния. Интересно, что при поиске катализатора на эту роль пробовали более 20 тысяч различных веществ.
Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения аммиака проводят при следующих условиях: температура 500°C, давление 350 атмосфер, катализатор. Выход аммиака при таких условиях составляет около 30%. В промышленных условиях использован принцип циркуляции - аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счёт повышения давления.
Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:
NH4Cl + NaOH = NH3↑ + NaCl + H2O.
Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром.
Шаблон:Inorganic-compound-stub
bg:Амоняк bs:Amonijak ca:Amoníac cs:Amoniak cy:Amonia da:Ammoniak de:Ammoniak el:Αμμωνία en:Ammonia eo:Amoniako es:Amoníaco et:Ammoniaak fa:آمونیاک fi:Ammoniakki fr:Ammoniac he:אמוניה hr:Amonijak hu:Ammónia io:Amoniako it:Ammoniaca ja:アンモニア lt:Amoniakas lv:Amonjaks mk:Амонијак ms:Ammonia nl:Ammoniak nn:Ammoniakk no:Ammoniakk pl:Amoniak pt:Amoníaco simple:Ammonia sk:Amoniak sl:Amonijak sr:Амонијак sv:Ammoniak ta:அமோனியா th:แอมโมเนีย tr:Amonyak ug:ئاممىياك گازى uk:Амоніак vi:Amoniac zh:氨