Аміа́к, амоніа́к, NH3 — неорганічна сполука, безбарвний газ із різким задушливим запахом, легший за повітря, добре розчинний у воді. Одержують каталітичним синтезом з азоту і водню під тиском. Використовують переважно для виробництва азотних добрив, вибухових речовин і азотної кислоти. Рідкий аміак використовується в холодильних установках. Водний розчин аміаку (нашатирний спирт) застосовується в медицині.

Аміак
Ammonia-2D-dimensions.png
Ammonia-3D-balls-A.png
Назва за IUPAC Ammonia, Azane
Ідентифікатори
Номер CAS 7664-41-7
PubChem 222
RTECS BO0875000
SMILES
InChI
Властивості
Молекулярна формула NH3
Молярна маса 17,0306 г/моль
Зовнішній вигляд Безбарвний газ із різким та сильним запахом
Густина 0,6942 [1]
Тпл −77,73 °C (195,42 K)
Ткип −33,34 °C (239,81 K)
Розчинність (вода) 89,9 г/100 мл при 0 °C
Кислотність (pKa) 38
Основність (pKb) 4,75 (reaction with H2O)
Структура
Геометрія Тригональна піраміда
Дипольний момент 1,42 Д
Небезпеки
Класифікація ЄС Токсично T Їдка речовина C
Небезпечно для навколишнього середовища N
Головні небезпеки Небезпечні гази, кородуючий, їдкий
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
3
0
Температура спалаху 172[2]
Температура самозаймання 651 °C
Пов'язані речовини
Інші аніони гідроксид (NH4OH)
Інші катіони Амоній (NH+4)
Інші (солі) Хлорид (NH4Cl)
Пов'язані речовини Гідразин
Гідразойна кислота
гідроксиламін
Хлорамін
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Зміст

Фізичні властивостіРедагувати

Аміак — безбарвний газ з характерним різким запахом і їдким смаком. Він майже у два рази легший від повітря. При −33,35°С і звичайному тиску аміак скраплюється в безбарвну рідину, а при −77,75 °C замерзає, перетворюючись у безбарвну кристалічну масу. Його зберігають і транспортують у рідкому стані в сталевих балонах під тиском 6—7 атм.

У воді аміак розчиняється дуже добре: при 0°С і звичайному тиску в 1 об'ємі води розчиняється близько 1200 об'ємів NH3, а при 20°С — 700 об'ємів. Концентрований розчин містить 25% NH3 і має густину 0,91 г/см3. Розчин аміаку у воді називають аміачною водою або нашатирним спиртом. Звичайний медичний нашатирний спирт містить до 10%: NH3, амічна вода від 10% і більше. При нагріванні розчину аміак легко випаровується.

ОтриманняРедагувати

В лабораторних умовах аміак добувають звичайно нагріванням суміші хлориду амонію NH4Cl з гідроксидом кальцію Ca(OH)2. Процес утворення аміаку при цьому відбувається в дві стадії: спочатку виникає гідроксид амонію, а потім він розкладається з виділенням аміаку:

 
 

Інколи аміак добувають нагріванням до кипіння концентрованого розчину аміаку (гідроксиду амонію).

У техніці головним способом добування аміаку є прямий синтез його з азоту і водню за реакцією:

 

Ця реакція відбувається лише при дуже високих тисках (кілька сот атмосфер), високій температурі і наявності каталізатора.

На сучасних заводах синтез проводять у більшості випадків при тисках 250–350 атм, а інколи навіть при 700–1000 атм. Чим більший тиск, тим більше рівновага реакції зміщується в бік утворення NH3, тобто в бік збільшення виходу аміаку. Але процес при дуже високих тисках дуже дорогий і економічно невигідний. Температуру підтримують близько 400–450°С. Нижче 400°С реакція відбувається дуже повільно, а вище 450–500°С аміак помітно розкладається на азот і водень. Каталізатором служить губчасте залізо з домішками оксидів калію, алюмінію й інших речовин.

При цьому слід ще раз відмітити, що не вся азотоводнева суміш перетворюється в аміак навіть при найвищих тисках. Частина її залишається непрореагованою. Тому одержуваний аміак відділяють від непрореагованої суміші скрапленням його під тиском, а до решти суміші додають нові порції азото-водневої суміші і знову направляють на синтез.

Значні кількості аміаку одержують як побічний продукт при коксуванні кам'яного вугілля, в якому міститься від 1 до 2,5% азоту. При коксуванні вугілля більша частина цього азоту виділяється у вигляді аміаку. Його видаляють, з коксового газу пропусканням газу через воду. Аміачну воду нейтралізують сульфатною кислотою і одержують сульфат амонію.

До кінця XIX століття цей спосіб був єдиним промисловим способом добування аміаку. Лише в 20-х роках, XX століття, коли поширився синтетичний спосіб, він втратив своє значення.

Виробництво в УкраїніРедагувати

Основними виробниками аміаку в Україні є підприємства хімічного холдингу OSTCHEM, зокрема, «Рівнеазот», Сєвєродонецьке об'єднання «Азот», Черкаський «Азот» та Концерн «Стирол», а також Одеський припортовий завод та «ДніпроАзот». В останні період виробництво аміаку в Україні почало скорочуватись. За даними Державної служби статистики України, за березень 2014 року виробництво знизилось на 25.9% у порівнянні з 2013 роком та склало 279 тис. тон. В загальному, за три місяці 2014 року Україна знизила виробництво аміаку на 33.3% - до  1 млн. тон.[3]

Дмитро Фірташ та пов'язані з ним структури зосередили у своїх руках виробництво 100% селітри в Україні, 80% карбаміду та 75% аміаку.[4].

Хімічні властивостіРедагувати

Молекули аміаку утворюються за допомогою ковалентних зв'язків. Електронна і структурна формули молекули аміаку такі:

 

Однак зв'язки N — Н в молекулі аміаку полярні, оскільки електронна пара зміщена до атома азоту. Тому атом азоту має негативний заряд, а атом водню — позитивний. У хімічному відношенні аміак є відновником, а сам звичайно окиснюється до вільного азоту. Так, в атмосфері кисню аміак горить за реакцією:

 

Амоніак також легко відновлює монооксид міді до металічної міді при високій температурі за реакцією:

 

Гідроксид амоніюРедагувати

При розчиненні аміаку в воді частина його молекул взаємодіє з водневими іонами води з утворенням складного катіона амонію NH+4. Разом з тим відповідна кількість гідроксильних груп OH води звільняється. Цей процес рівноважний. Його можна зобразити таким рівнянням:

 

Звідси виходить, що в розчині аміаку в рівновазі одночасно існують молекули аміаку, води і гідроксиду амонію та іони амонію і гідроксиду.

Гідроксид амонію є дуже нестійкою речовиною і може існувати лише в розчині. При нагріванні розчину рівновага зміщується вліво, і розчин розкладається на вихідні речовини. Цей розклад частково відбувається і при звичайній температурі, тому розчини аміаку завжди мають специфічний запах. При тривалому кип'ятінні розчину можна повністю видалити аміак. Цим інколи користуються в лабораторіях для одержання невеликих кількостей аміаку.

Розчин гідроксиду амонію забарвлює лакмус у синій колір. З кислотами розчин гідроксиду амонію утворює солі, наприклад:

 
 
 

ЗастосуванняРедагувати

Амоніак — один з найважливіших продуктів сучасної хімічної промисловості. Головною галуззю його застосування є виробництво нітратної кислоти і азотних добрив. Крім того, аміак використовують для виробництва багатьох інших хімічних продуктів. Зріджений аміак і водний розчин аміаку застосовують безпосередньо як азотне добриво.

ПриміткиРедагувати

  1. NIST Chemistry WebBook (website page of the National Institute of Standards and Technology). Доступний 03.05.2012(англ.)
  2. MSDS Sheet from W.D. Service Co.
  3. http://himprom.rbc.ua/rus/proizvodstvo-ammiaka-v-ukraine-v-marte-snizilos-na-25-9--17042014132200
  4. «Олігарх всея селітри». «Український тиждень», № 9 (174) 4-10 березня 2011, стор. 7(укр.)

ДжерелаРедагувати

ПосиланняРедагувати