Формула аммиака. Гидроксид аммония — водный раствор аммиака

Аммиак — нитрид водорода — одно из важнейших соединений азота и водорода. Это газ без цвета, но с едким запахом. Химический состав отражает формула аммиака — NH₃. Увеличение давления или понижение температуры вещества ведет к превращению его в бесцветную жидкость. Газообразный аммиак и его растворы находят широкое применение в промышленности и сельском хозяйстве. В медицине применяется 10% гидроксид аммония — нашатырный спирт.

Строение молекулы. Электронная формула аммиака

Молекула нитрида водорода по форме напоминает пирамиду, в основании которой находится азот, связанный с тремя атомами водорода. Связи N—H сильно поляризованы. Азот сильнее притягивает связывающую электронную пару. Поэтому отрицательный заряд накапливается на атомах N, положительный — сосредоточен на водороде. Представление об этом процессе дает модель молекулы, электронная и структурная формула аммиака.

Нитрид водорода очень хорошо растворяется в воде (700:1 при 20 °C). Наличие практически свободных протонов ведет к образованию многочисленных водородных «мостиков», которые соединяют молекулы между собой. Особенности строения и химической связи также приводят к тому, что аммиак легко сжижается при увеличении давления или понижении температуры (–33 °C).

Происхождение названия

Термин «аммиак» был введен в научный обиход в 1801 году по предложению русского химика Я. Захарова, но вещество человечеству знакомо с глубокой древности. Газ с резким запахом выделяется при гниении продуктов жизнедеятельности, многих органических соединений, например, белков и мочевины, при разложении солей аммония. Историки химии считают, что вещество получило название в честь древнеегипетского бога Амона. В Северной Африке находится оазис Сива (Аммона). В окружении ливийской пустыни сохранились развалины древнего города и храма, рядом с которым есть залежи хлорида аммония. Это вещество в Европе называли «солью Амона». Сохранилось предание о том, что жители оазиса Сива нюхали соль в храме.

Получение нитрида водорода

Английский физик и химик Р. Бойль в опытах сжигал навоз и наблюдал образование белого дыма над палочкой, смоченной в соляной кислоте и внесенной в струю получившегося газа. В 1774 году другой британский химик Д. Пристли нагревал хлорид аммония с гашеной известью и выделил газообразное вещество. Пристли назвал соединение «щелочным воздухом», ведь его раствор проявлял свойства слабого основания. Получил объяснение опыт Бойля, в котором аммиак взаимодействовал с соляной кислотой. Твердый хлорид аммония белого цвета возникает при соприкосновении молекул реагирующих веществ прямо в воздухе.

Химическая формула аммиака была установлена в 1875 году французом К. Бертолле, который провел эксперимент по разложению вещества на составные компоненты под действием электрического разряда. До сих пор опыты Пристли, Бойля и Бертолле воспроизводят в лабораториях для получения нитрида водорода и хлорида аммония. Промышленный способ разработал в 1901 А. Ле Шателье, получивший патент на метод синтеза вещества из азота и водорода.

Раствор аммиака. Формула и свойства

Водный раствор аммиака обычно записывают в виде гидроксида — NH₄OH. Он проявляет свойства слабой щелочи:

• диссоциирует на ионы NH₃ + Н₂О = NH₄OH = NH₄ + + OH — _;
• окрашивает раствор фенолфталеина в малиновый цвет;
• взаимодействует с кислотами с образованием соли и воды;
• осаждает Cu(OH)₂ в виде ярко-синего вещества при смешивании с растворимыми солями меди.

Равновесие в реакции взаимодействия аммиака с водой смещается в сторону исходных веществ. Предварительно подогретый нитрид водорода хорошо горит в кислороде. Происходит окисление азота до двухатомных молекул простого вещества N2. Восстановительные свойства аммиак также проявляет в реакци с оксидом меди (II).

Значение аммиака и его растворов

Нитрид водорода используется в производстве солей аммония и азотной кислоты — одного из важнейших продуктов химической отрасли. Аммиак служит сырьем для получения соды (по нитратному способу). Содержание нитрида водорода в промышленном концентрированном растворе достигает 25%. В сельском хозяйстве применяется водный раствор аммиака. Формула жидкого удобрения — NH₄OH. Вещество непосредственно используется в виде подкормки. Другие способы обогащения почвы азотом — применение солей аммония: нитратов, хлоридов, фосфатов. В промышленных условиях и сельскохозяйственных помещениях не рекомендуется вместе хранить минеральные удобрения, содержащие соли аммония, со щелочами. При нарушении целостности упаковки вещества могут реагировать между собой с образованием аммиака и выделением его в воздух помещений. Токсичное соединение неблагоприятно действует на органы дыхания, центральную нервную систему человека. Смесь аммиака с воздухом взрывоопасна.

Источник

Аммиак водный

Аммиак — бинарное соединение азота с водородом (химическая формула NH3) — важнейшее из нескольких известных водородных соединений азота.

Водным аммиаком называют раствор аммиака в воде. Водный аммиак – это прозрачная жидкость (иногда с желтоватым оттенком), которая имеет резкий запах нашатырного спирта. Такой раствор также известен как аммиачная вода.

Химические свойства аммиака

Аммиак — весьма реакционноспособное соединение. За счёт наличия не поделённой электронной пары у атома N особенно характерны и легко осуществимы для аммиака реакции присоединения.

Благодаря наличию не поделённой электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Бренстеда или комплексообразователь.

Получение аммиака водного

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

N2 + 3H2→2NH3 (при давлении, высокой температуре и катализаторе)

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химический основы метода).
Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Процесс получения аммиака проводят при следующих условиях: температура 500°C, давление 350 атмосфер, катализатор. Выход аммиака при таких условиях составляет около 3 %.
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.

Применение водного аммиака

Наиболее широкое применение аммиак водный получил в химической промышленности, где он является одним из важнейших продуктов. Ежегодный объём его мирового производства достигает 100 миллионов тонн. Аммиачная вода применяется в основном для получения азотных удобрений, таких как нитрат и сульфат аммония, мочевина. Кроме того, она применятся для производства азотной кислоты, соды и полимеров, а также для получения взрывчатых веществ и других продуктов химической промышленности. Будучи слабым основанием, аммиачная вода при взаимодействии с кислотами нейтрализует их. Водный аммиак широко используется в качестве растворителя и в качестве хладагента (R717) в холодильной технике.

Также 10% раствор аммиачной воды, известный как нашатырный спирт применяется, в медицине.

Кроме водного аммиака существует также аммиак водный ЧДА (чистый для анализов), его используют как реактив в медицине и аналитической химии. Также аммиак ЧДА применяется на химических производствах для получения химически чистых веществ.

Вода аммиачная (аммиак водный) применяется в сельском хозяйстве, как удобрение, в животноводстве для аммонизации кормов. Также вода аммиачная применяется как хладагент в холодильной технике.

В промышленности вода аммиачная используется в производстве удобрений, таких как аммиачная селитра, карбамид, аммофос и других азотных удобрений, используется в производстве красителей, кальцинированной соды, электролитическом производстве марганца, производстве ферросплавов. В том числе аммиачная вода может применяться в металлургии и на фармацевтических производствах.

Транспортировка и хранение

Аммиачная вода может храниться в стальной или стеклянной таре, в ней же можно её и перевозить.

Жидкий аммиак транспортируют в специальных аммиачных железнодорожных и автомобильных цистернах (химических цистернах), в стальных баллонах, в танкерах и по трубопроводу.

Температура охлажденного жидкого аммиака, измеряемая на фланце, соединяющем трубопроводы загрузочной линии и танкера, не должна превышать -31,5°С.

Транспортирование жидкого аммиака в железнодорожных и автомобильных цистернах осуществляется в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, действующими на данном виде транспорта.

Водный аммиак транспортируют железнодорожным, автомобильным и водным транспортом в герметичных транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта.

Продукт марки А транспортируют в железнодорожных цистернах и аммиаковозах.
Продукт марки Б транспортируют в цистернах с нижним сливом и аммиаковозах.

Цистерны заполняют не более чем на 95% по объему. Люки цистерн должны быть опломбированы.

Аммиак при нормальной температуре и атмосферном давлении находится в газообразном состоянии. Газообразный аммиак относится к горючим газам. Температура его самовоспламенения равна 650°С, минимальная энергия зажигания — 680 мДж.

Смесь аммиака с воздухом взрывоопасна при содержании в ней от 15 до 28 объемных долей аммака.

Жидкий аммиак относится к трудногорючим веществам

При загорании газообразного и жидкого аммиака для тушения используют стационарные установки автоматического пожаротушения водой, пеной или негорючими газами.

Аммиак относится к токсичным веществам. Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе рабочей зоны производственных помещений (ПДК) — 20 мг/м3.

Газообразный аммиак вызывает острое раздражение слизистых оболочек, слезоточение, удушье

Жидкий аммиак или струя газа, попадая на кожу человека, вызывает сильные ожоги.

Пораженную кожу следует промыть водой, затем наложить примочки из 3-5%-ного раствора уксусной или лимонной кислоты. В случае попадания жидкого аммиака в глаза их промывают большим количеством воды. При попадании паров жидкого аммиака в органы дыхания пострадавшего следует срочно вывести на свежий воздух.

При работе с жидким аммиаком необходимо соблюдать правила предосторожности — использовать индивидуальные средства защиты: фильтрующий промышленный противогаз марок КД и М, защитный костюм или фартук, для защиты рук от обмораживания — утепленные резиновые перчатки, для защиты ног в зимних условиях — валенки с галошами или войлочные сапоги с резиновой окантовкой на подошве или прорезиненную обувь, а в летний период — резиновые сапоги.

Источник

Водный аммиак: характеристика, формула, применение в сельском хозяйстве

Безводный аммиак – жидкое азотное удобрение, которое широко используется в аграрной промышленности. Прозрачная жидкость с желтоватым оттенком стимулирует развитие как корневой, так и зеленой массы, обеспечивая высокие показатели урожайности.

Жидкий аммиак

Вода и аммиак сходны по своим свойствам, поскольку являются гидридами неметаллов. Второе соединение – NH3 – в обычных условиях представляет собой газ, который меняет агрегатное состояние при понижении температуры и увеличение давления, приобретая жидкое состояние. Безводный аммиак – прекрасный хладагент и растворитель, при использовании которого происходит очень быстрое замерзание или растворение. Он нашел применение в аграрном секторе экономики.

Биологическая роль, формула

В организме любого млекопитающего осуществляется азотистый обмен, продуктом которого и является нитрид водорода. Его образование – результат метаболизма белков, аминокислот и других азотистых соединений.

Токсичность аммиака для организма очень высока, из-за чего его значительная доля преобразуется посредством печени в менее вредное соединение – мочевину. Вывод последней из организма осуществляется почками, а незначительная часть может вновь быть преобразована в аммиак.

Также возможен обратный процесс, в котором основную роль играет печень. Посредством этого органа аминокислоты ресинтезируются из химического соединения азота и водорода.

Значение температуры кипения и теплоты испарения аммиака объясняются водородными связями между его молекулами. Но из-за их низкой прочности вязкость воды гораздо выше – в 7 раз.

Наличие водородных связей в сжиженном аммиаке отражается в формуле следующим образом: 2NH3.

Физиологическое действие

Сжиженная форма токсична:

• вызывает ожоги;
• раздражает слизистые оболочки – при содержании в воздухе его объемной доли, равной 0,5%;
• поражает органы дыхания и зрения – при острой интоксикации;
• ослабляет работу органов слуха, приводит к катару верхних дыхательных путей и к дисфункции ЖКТ – в случае хронической интоксикации.

Предельно допустимая концентрация токсичного газа – 20 мг / м3.

Влияние на сельскохозяйственные культуры

Как и 25 %-й раствор аммиака, его безводная форма – это высокоэффективное удобрение с простейшей формой азота для питания растений, причем являющееся наиболее концентрированным (N = 82,3%).

Воздействие агрохимиката на растения:

Наименование культуры	Влияние удобрения
Хлопчатник	Очень эффективное соединение, поскольку не вымывается из грунта
Кукуруза	Предпосевное внесение повышает показатели урожайности в сравнении с внесением такого минерального удобрения, как аммиачная селитра
Овес	Демонстрирует высокий урожай при осенней обработке поля
Пшеница	Удобрение раскисляет почву и увеличивает количество продуктивных стеблей при закладке во время осенней вспашки
Овощи	Возможно более раннее внесение в сравнении с другими агрохимикатами, что способствует интенсивному развитию культур

Плюсы применения сжиженного газа:

1. Равномерное внесение в почву на глубину пахотного слоя, облегчающее доступ корневой системы культуры к азоту.
2. Увеличение подвижности прочих макроэлементов – фосфора, калия.
3. Толерантность к погодным условиям благодаря вхождению аммиака в неразрывную связь с почвой – отсутствует угроза вымывания азота.
4. Защита от вредоносных организмов.
5. Возможность осеннего внесения азота в доступной форме, благодаря чему вещество будет оставаться в грунте в период всей вегетации.
6. Повышение плодородности.
7. Уменьшение количества отмерших растений.
8. Повышение урожайности до 30%.

Перед внесением удобрения рекомендуется провести исследование химического состава почвы, чтобы избежать передозировки азота.

Аммиачная вода

Азотная вода, известная широким массам как нашатырный спирт – раствор аммиака в воде. Она используется в качестве минерального агрохимиката, если имеет марку «Б».

Формула и химия

Гидроксид аммония – результат взаимодействия аммиака с водой. Формула аммиачной воды – NH4OH – отражает химическую реакцию, при которой соединение диссоциируется в воде, образуя катионы аммония и гидроксид-анионов, то есть это не просто смесь нитрида водорода с водой – NH3-H2O. «Спорный» ион гидрогена принадлежит как молекуле азота, так и кислорода.

Физические характеристики

Азотная вода – жидкость со слегка желтым оттенком и резким запахом.

Основные физические характеристики:

1. Плотность раствора 25 % – 0,930–0,910 г/см3 при +15 °C.
2. Парциональное давление паров нитрида водорода – 0,1 МПа (при +40 °C).
3. Температурные значения выпадения твердой фазы – от -31,3 до -53,9 °C.

Аммиачная вода – нестабильное соединение: при продолжительном хранении доля азота уменьшается.

Показания к применению на огороде и в саду

Популярность аммиачного раствора как удобрения объясняется его дешевизной на рынке прочих минеральных агрохимикатов. Основным показанием к применению является осенняя подготовка грунта к следующему сезону, поскольку азотная вода отличается замедленным действием: азот не вымывается из грунта на протяжении всей зимы, стимулируя рост растений в вегетационный период.

Порядок и нормы внесения для садовых и огородных культур

Все огородные культуры нуждаются в азоте. Однако безводная форма очень токсична. Ее транспортировка осуществляется только специализированным транспортом с лицензией. А к работе с соединением допускаются лишь люди, прошедшие соответствующее обучение.

Закладка в почву осуществляется при помощи специальных агрегатов. Из-за склонности к испарению по поверхностному слою грунта его распределять нецелесообразно. Норма внесения может варьироваться от 100 до 200 кг / га в зависимости от истощенности почвы и высеваемой культуры.

Безводный аммиак растворяется в воде и вносится во время полива.

Азотная вода широко применяется в огородничестве, что связано с ее дешевизной и эффективностью. Очень продуктивно данное удобрение на почвах, богатых гумусом.

Оптимальное время внесения – ранняя весна, когда температурные показатели не превышают значения термометра в +10 °C, и осенний период – за полгода до культивирования растений. Закладка осуществляется на глубину в 10-15 см с нормой расхода в 50-70 кг агрохимиката на 1 га.

Меры предосторожности

Аммиак водный 25 % технический менее токсичен в сравнении с безводной формой. Однако при его использовании требуется соблюдать мероприятия по обеспечению безопасности: надевать рукавицы, специальную одежду и респиратор.

Обязательные средства защиты при работе со сжиженным газом:

• промышленный противогаз;
• защитный костюм;
• утепленные резиновые рукавицы;
• сапоги из аналогичного материала.

Безводная форма очень токсична, при контакте с кожным покровом вызывает ожоги. Если удобрение попало на руки, то следует их незамедлительно вымыть и наложить повязку, смоченную в лимонной кислоте. При попадании в дыхательные пути пострадавшему необходим свежий воздух. В случае с глазами органы зрения промываются большим количеством чистой воды.

Водный раствор аммиака – эффективный агрохимикат, который при невысокой стоимости демонстрирует отличные результаты в виде высоких урожаев.

Источник