Μία από τις πιο σημαντικές ενώσεις αζώτου είναι η αμμωνία. Σύμφωνα με τις φυσικές του ιδιότητες, είναι ένα άχρωμο αέριο με έντονη, αποπνικτική οσμή (αυτή είναι η μυρωδιά ενός υδατικού διαλύματος υδροξειδίου του αμμωνίου NH3·H2O). Το αέριο είναι πολύ διαλυτό στο νερό. Σε υδατικό διάλυμα, το αμμώνιο είναι αδύναμη βάση. Είναι ένα από τα σημαντικότερα προϊόντα της χημικής βιομηχανίας.
Το NH3 είναι ένας καλός μειωτής, καθώς στο μόριο αμμωνίου, το άζωτο έχει τη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης -3. Πολλά χαρακτηριστικά της αμμωνίας καθορίζονται από ένα ζεύγος μεμονωμένων ηλεκτρονίων στο άτομο αζώτου - οι αντιδράσεις προσθήκης με την αμμωνία συμβαίνουν λόγω της παρουσίας της (αυτό το ζεύγος μονάδων βρίσκεται στην ελεύθερη τροχιά του πρωτονίου H+).
Πώς να αποκτήσετε αμμωνία
Υπάρχουν δύο κύριες πρακτικές μέθοδοι για τη λήψη αμμωνίας: η μία στο εργαστήριο και η άλλη στη βιομηχανία.
Εξετάστε την παραγωγή αμμωνίας στη βιομηχανία. Αλληλεπίδραση μοριακού αζώτου και υδρογόνου: N2 + 2H2=2NH3(αναστρέψιμη αντίδραση). Αυτή η μέθοδος λήψης αμμωνίας ονομάζεται αντίδραση Haber. Για να αντιδράσουν το μοριακό άζωτο και το υδρογόνο, πρέπει να θερμανθούν στους 500 ᵒC ή 932 ᵒF, πρέπει να δημιουργηθεί πίεση MPA 25-30. Ο πορώδης σίδηρος πρέπει να υπάρχει ως καταλύτης.
Η λήψη στο εργαστήριο είναι μια αντίδραση μεταξύ χλωριούχου αμμωνίου και υδροξειδίου του ασβεστίου: CA(OH)2 + 2NH4Cl=CaCl2 + 2NH4OH (καθώς το NH4OH είναι μια πολύ αδύναμη ένωση, διασπάται αμέσως σε αέρια ουσία: ΝΗ4ΟΗ NH3 + H2O).
αντίδραση οξείδωσης αμμωνίας
Προχωρούν σε αλλαγή στην κατάσταση οξείδωσης του αζώτου. Δεδομένου ότι η αμμωνία είναι ένας καλός μειωτής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση των βαρέων μετάλλων από τα οξείδια τους.
Μείωση μετάλλου: 2NH3 + 3CuO=3Cu + N2 + 3H2O (Όταν το οξείδιο του χαλκού(II) θερμαίνεται παρουσία αμμωνίας, το κόκκινο μέταλλο χαλκού μειώνεται).
Οξείδωση της αμμωνίας παρουσία ισχυρών οξειδωτικών παραγόντων (για παράδειγμα, αλογόνων) λαμβάνει χώρα σύμφωνα με την εξίσωση: 2NH3 + 3Cl2=N2 + 6HCl (αυτή η αντίδραση οξειδοαναγωγής απαιτεί θέρμανση). Όταν εκτίθεται σε υπερμαγγανικό κάλιο σε αμμωνία σε αλκαλικό μέσο, παρατηρείται ο σχηματισμός μοριακού αζώτου, υπερμαγγανικού καλίου και νερού: 2NH3 + 6KMnO4+ 6KOH=6K2MnO4+ N2 + 6H2
Όταν θερμαίνεται εντατικά (έως 1200 °C ή 2192 ᵒF), η αμμωνία μπορεί να αποσυντεθεί σε απλές ουσίες: 2NH3=N2 + 3H2. Στους 1000 oC ή 1832 η αμμωνία αντιδρά με το μεθάνιο CH4: 2CH4 + 2NH3 + 3O2=2HCN + 6H2O (υδροκυανικό οξύ και νερό). Με την οξείδωση της αμμωνίας με υποχλωριώδες νάτριο, η υδραζίνη H2X4 μπορείλάβετε: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H 2O
Κύση της αμμωνίας και η καταλυτική της οξείδωση με οξυγόνο
Η οξείδωση της αμμωνίας με οξυγόνο έχει ορισμένα χαρακτηριστικά. Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι οξείδωσης: καταλυτική (με καταλύτη), γρήγορη (καύση).
Κατά την καύση, εμφανίζεται μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, τα προϊόντα της οποίας είναι το μοριακό άζωτο και το νερό: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O αυτανάφλεξη αμμωνίας). Η καταλυτική οξείδωση με οξυγόνο συμβαίνει επίσης όταν θερμαίνεται (περίπου 800 ᵒC ή 1472 ᵒF), αλλά ένα από τα προϊόντα της αντίδρασης είναι διαφορετικό: 4NH3 + 5O2=4NO + 6H2O (παρουσία πλατίνας ή οξειδίων του σιδήρου, του μαγγανίου και του κοβαλτίου, ένας καταλύτης, τα προϊόντα οξείδωσης είναι το οξείδιο του αζώτου (II) και το νερό).
Εξετάστε την ομοιογενή οξείδωση της αμμωνίας με οξυγόνο. Η ανεξέλεγκτη μονότονη οξείδωση του τμήματος αερίου αμμωνίας είναι μια σχετικά αργή αντίδραση. Δεν αναφέρεται λεπτομερώς, αλλά το κατώτερο όριο ευφλεκτότητας των μιγμάτων αμμωνίας-αέρα στους 25 °C είναι περίπου 15% στο εύρος πίεσης 1-10 bar και μειώνεται όσο αυξάνεται η αρχική θερμοκρασία του μείγματος αερίων.
Αν CNH~ είναι το μοριακό κλάσμα του NH3 σε μείγμα αέρα-αμμωνίας με θερμοκρασία t αναμεμειγμένη (OC), τότε από τα δεδομένα προκύπτει CNH=0,15-0 ότι το όριο ευφλεκτότητας είναι χαμηλό. Επομένως, είναι λογικό να εργάζεστε με επαρκές περιθώριο ασφαλείας κάτω από το κατώτερο όριοαναφλεξιμότητα, κατά κανόνα, τα δεδομένα για την ανάμειξη αμμωνίας με αέρα συχνά δεν είναι τέλεια.
Χημικές ιδιότητες
Εξετάστε την οξείδωση επαφής της αμμωνίας σε μονοξείδιο του αζώτου. Τυπικές χημικές αντιδράσεις με αμμωνία χωρίς αλλαγή της κατάστασης οξείδωσης του αζώτου:
- Αντίδραση με νερό: NH3 + H2O=NH4OH=NH4+ + he- (η αντίδραση είναι αναστρέψιμη επειδή το υδροξείδιο του αμμωνίου NH4OH είναι ασταθής ένωση).
- Αντίδραση με οξέα για σχηματισμό κανονικών και όξινων αλάτων: NH3 + HCl=NH4Cl (σχηματίζεται κανονικό άλας χλωριούχου αμμωνίου). 2NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4.
- Αντιδράσεις με άλατα βαρέων μετάλλων για να σχηματιστούν σύμπλοκα: 2NH3 + AgCl=[Ag(NH3)2]Cl (σύνθετες ενώσεις αργύρου (I) μορφές χλωριούχου διαμίνης).
- Αντίδραση με αλογονοαλκάνια: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (οι μορφές υδροχλωρικού μεθυλαμμωνίου είναι το υποκατεστημένο ιόν αμμωνίου NH4=).
- Αντίδραση με αλκαλικά μέταλλα: 2NH3 + 2K=2KNH2 + H2 (σχηματίζει αμίδιο του καλίου KNH2· το άζωτο δεν αλλάζει την κατάσταση οξείδωσης, αν και η αντίδραση είναι οξειδοαναγωγική). Οι αντιδράσεις προσθήκης συμβαίνουν στις περισσότερες περιπτώσεις χωρίς αλλαγή της κατάστασης οξείδωσης (όλα τα παραπάνω, εκτός από το τελευταίο, ταξινομούνται με αυτόν τον τύπο).
Συμπέρασμα
Η αμμωνία είναι μια δημοφιλής ουσία που χρησιμοποιείται ενεργά στη βιομηχανία. Σήμερα κατέχει μια ξεχωριστή θέση στη ζωή μας,αφού χρησιμοποιούμε τα περισσότερα προϊόντα της καθημερινά. Αυτό το άρθρο θα είναι χρήσιμο για πολλούς που θέλουν να μάθουν για το τι μας περιβάλλει.
