یکی از مهمترین ترکیبات نیتروژن آمونیاک است. با توجه به خواص فیزیکی آن، این گاز بی رنگ با بوی تند و خفه کننده است (این بوی محلول آبی هیدروکسید آمونیوم NH3·H2O است). این گاز در آب بسیار محلول است. در محلول آبی، آمونیوم یک باز ضعیف است. یکی از مهمترین محصولات صنایع شیمیایی است.
NH3 یک کاهنده خوب است، زیرا در مولکول آمونیوم، نیتروژن کمترین حالت اکسیداسیون -3 را دارد. بسیاری از ویژگی های آمونیاک توسط یک جفت تک الکترون در اتم نیتروژن تعیین می شود - واکنش های افزودن با آمونیاک به دلیل وجود آن رخ می دهد (این جفت تک ها در مدار آزاد پروتون H+ قرار دارند).
چگونه آمونیاک دریافت کنیم
دو روش عملی اصلی برای به دست آوردن آمونیاک وجود دارد: یکی در آزمایشگاه و دیگری در صنعت.
تولید آمونیاک در صنعت را در نظر بگیرید. برهمکنش نیتروژن مولکولی و هیدروژن: N2 + 2H2=2NH3(واکنش برگشت پذیر). این روش برای به دست آوردن آمونیاک واکنش هابر نامیده می شود. برای اینکه نیتروژن و هیدروژن مولکولی واکنش نشان دهند، باید آنها را تا 500 درجه سانتیگراد یا 932 درجه فارنهایت گرم کرد، فشار MPA 25-30 باید ایجاد شود. آهن متخلخل باید به عنوان کاتالیزور وجود داشته باشد.
دریافت در آزمایشگاه واکنشی بین کلرید آمونیوم و هیدروکسید کلسیم است: CA(OH)2 + 2NH4Cl=CaCl2 + 2NH4OH (از آنجایی که NH4OH یک ترکیب بسیار ضعیف است، بلافاصله به آب تجزیه می شود: NH4 آمونیاک گازی. NH3 + H2O).
واکنش اکسیداسیون آمونیاک
آنها با تغییر در حالت اکسیداسیون نیتروژن پیش می روند. از آنجایی که آمونیاک یک کاهنده خوب است، می توان از آن برای کاهش فلزات سنگین از اکسیدهای آنها استفاده کرد.
کاهش فلز: 2NH3 + 3CuO=3Cu + N2 + 3H2O (وقتی اکسید مس (II) در حضور آمونیاک گرم می شود، فلز مس قرمز کاهش می یابد).
اکسیداسیون آمونیاک در حضور عوامل اکسید کننده قوی (مثلا هالوژن ها) با توجه به معادله: 2NH3 + 3Cl2=N2 + 6HCl رخ می دهد (این واکنش ردوکس نیاز به حرارت دارد). هنگام قرار گرفتن در معرض پرمنگنات پتاسیم روی آمونیاک در یک محیط قلیایی، تشکیل نیتروژن مولکولی، پرمنگنات پتاسیم و آب مشاهده می شود: 2NH3 + 6KMnO4+ 6KOH=6K2MnO4+ N2 + 6H2
وقتی به شدت گرم می شود (تا 1200 درجه سانتیگراد یا 2192 درجه فارنهایت)، آمونیاک می تواند به مواد ساده تجزیه شود: 2NH3=N2 + 3H2. در 1000 oC یا 1832 آمونیاک با متان CH4 واکنش می دهد: 2CH4 + 2NH3 + 3O2=2HCN + 6H2O (اسید هیدروسیانیک و آب). با اکسید کردن آمونیاک با هیپوکلریت سدیم، هیدرازین H2X4 می توانددریافت: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H 2O
احتراق آمونیاک و اکسیداسیون کاتالیزوری آن با اکسیژن
اکسیداسیون آمونیاک با اکسیژن ویژگی های خاصی دارد. دو نوع مختلف اکسیداسیون وجود دارد: کاتالیزوری (با کاتالیزور)، سریع (سوزان).
هنگام سوختن، یک واکنش ردوکس رخ می دهد که محصولات آن نیتروژن مولکولی و آب است: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O خودسوزی آمونیاک). اکسیداسیون کاتالیزوری با اکسیژن نیز هنگام گرم شدن (حدود 800 درجه سانتیگراد یا 1472 درجه فارنهایت) اتفاق می افتد، اما یکی از محصولات واکنش متفاوت است: 4NH3 + 5O2=4NO + 6H2O (در حضور پلاتین یا اکسیدهای آهن، منگنز، منگنز، آهن، کبالت، منگنز، کبالت، آهن، منگنز، منگنز، آهن، کبالت، منگنز، منگنز، آهن، منگنز، منگنز، آهن، منگنز و آهن کائوچو، کاتالیزوری اکسیداسیون کاتالیزوری. یک کاتالیزور، محصولات اکسیداسیون عبارتند از اکسید نیتروژن (II) و آب).
اکسیداسیون همگن آمونیاک با اکسیژن را در نظر بگیرید. اکسیداسیون یکنواخت کنترل نشده بخش گاز آمونیاک یک واکنش نسبتا کند است. این به طور دقیق گزارش نشده است، اما حد پایین اشتعال پذیری مخلوط آمونیاک-هوا در دمای 25 درجه سانتیگراد حدود 15٪ در محدوده فشار 1-10 بار است و با افزایش دمای اولیه مخلوط گاز کاهش می یابد..
اگر CNH~ کسر مول NH3 در مخلوط هوا-آمونیاک با دمای مخلوط شده (OC) باشد، از داده‌ها CNH=0.15-0 نتیجه می‌شود. که حد اشتعال کم است. بنابراین، منطقی است که با حاشیه ایمنی کافی زیر حد پایین کار کنیداشتعال پذیری، به عنوان یک قاعده، داده های مربوط به مخلوط آمونیاک با هوا اغلب به دور از ایده آل است.
خواص شیمیایی
اکسیداسیون تماس آمونیاک به اکسید نیتریک را در نظر بگیرید. واکنش های شیمیایی معمول با آمونیاک بدون تغییر حالت اکسیداسیون نیتروژن:
- واکنش با آب: NH3 + H2O=NH4OH=NH4+ + he- (واکنش برگشت پذیر است زیرا هیدروکسید آمونیوم NH4OH یک ترکیب ناپایدار است).
- واکنش با اسیدها برای تشکیل نمکهای طبیعی و اسیدی: NH3 + HCl=NH4Cl (نمک کلرید آمونیوم طبیعی تشکیل می شود). 2NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4.
- واکنش با نمکهای فلزات سنگین برای تشکیل کمپلکس: 2NH3 + AgCl=[Ag(NH3)2]Cl (ترکیبات پیچیده نقره (I) کلرید دی آمین را تشکیل می دهند).
- واکنش با هالوآلکان ها: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (شکل های متیل آمونیوم هیدروکلراید جایگزین یون آمونیوم NH4=هستند).
- واکنش با فلزات قلیایی: 2NH3 + 2K=2KNH2 + H2 (پتاسیم آمید KNH2 را تشکیل می دهد؛ نیتروژن حالت اکسیداسیون را تغییر نمی دهد، اگرچه واکنش ردوکس است). واکنش های افزایشی در اکثر موارد بدون تغییر حالت اکسیداسیون رخ می دهد (همه موارد فوق، به جز آخرین مورد، بر اساس این نوع طبقه بندی می شوند).
نتیجه گیری
آمونیاک یک ماده محبوب است که به طور فعال در صنعت استفاده می شود. امروز جایگاه ویژه ای در زندگی ما دارد،از آنجایی که ما هر روز از بیشتر محصولات آن استفاده می کنیم. این مقاله برای بسیاری از کسانی که می خواهند در مورد آنچه ما را احاطه کرده است بدانند مفید خواهد بود.
