Аммиак: получение и свойства
Аммиак
Строение молекулы и физические свойства
В молекуле аммиака NH3 атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:
Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :
У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:
Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.
Способы получения аммиака
В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.
Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:
Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.
Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.
Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.
Например , гидролиз нитрида кальция:
В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.
Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.
Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.
Химические свойства аммиака
1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:
Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.
Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.
2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.
Например , аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):
Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:
Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.
В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.
NH3 + HCl → NH4Cl
Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.
3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов , образуя нерастворимые гидроксиды.
Например , водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):
4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.
Например , хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):
Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:
5. Аммиак горит на воздухе , образуя азот и воду:
Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:
6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием . С металлами реагирует только жидкий аммиак.
Например , жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:
Также возможно образование Na2NH, Na3N.
При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:
2NH3 + 2Al → 2AlN + 3H2
7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.
Например , аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:
Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:
Оксиды металлов , которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.
Например , оксид меди (II) окисляет аммиак:
2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O
Источник
Смесь аммиака с водой
Сообщение Yanas » Вс май 12, 2013 8:01 pm
Аммиачная вода (водный аммиак) — азотное удобрение, раствор синтетического или коксохимического аммиака в воде. Имеет вид прозрачной жидкости, иногда желтоватого оттенка. Водный аммиак, как и прочие жидкие азотные удобрения, применяется в качестве основного удобрения под все сельскохозяйственные культуры, а также для подкормки пропашных культур при междурядной обработке почвы. Группа удобрений: Азотные удобрения, Жидкие аммиачные удобрения, Минеральные удобрения. Синонимы: Водный аммиак, гидрат аммиака, гидроксид аммония, едкий аммоний, едкий аммиак, aqua ammonia.
Аммиачная вода – раствор аммиака в воде, прозрачная жидкость, иногда с желтоватым оттенком. Имеет резкий запах. Аммиачная вода содержит до 30 % аммиака, то есть 24,6 % азота и 70 % воды. При температуре ниже +21,10°C не повышает давление, а при увеличении температуры лишь слегка повышает его. Один литр аммиачной воды весит 888 г и содержит 220 г азота. Соединение вызывает коррозию цветных металлов (цинка, олова и меди) и их сплавов (латуни, бронзы). Черные металлы и чугун устойчивы к воздействию водного аммиака. Резина и алюминий аммиачной водой не повреждаются. Аммиак может улетучиваться из аммиачной воды, чем объясняется потеря азота при перевозке, хранении и внесении.
Применение аммиачной воды
Выпускается две марки аммиачной воды:
А – для различных отраслей промышленности
Б – для сельского хозяйства в качестве азотного удобрения (в данный момент отствует в списке разрешенных к применению).
Применение
Аммиачная вода вносится при основном приеме под зяблевую вспашку, а весной – под предпосевную культивацию, а также для подкормки пропашных культур. Аммиачная вода используется в химической промышленности для производства азотных удобрений, азотной кислоты, полимеров, соды, взрывчатых веществ, при производстве красителей, в электролитическом производстве Mn, ферросплавов. В холодильной технике это вещество применяется в качестве хладагента, а при производстве кормов – для их аммонизации. Аммиачная вода в 10%-ной концентрации известна под названием нашатырный спирт, широко применяющийся в медицине.
При внесении аммиачной воды в почву аммиак адсорбируется почвенными коллоидами, поэтому его передвижение незначительно. Впоследствии аммиачный азот нитрифицируется, приобретает большую степень подвижности и мигрирует с почвенным раствором. Внесение аммиачной воды повышает количество почвенных микроорганизмов, поскольку аммиак увеличивает количество растительных остатков, которыми питаются микроорганизмы. При этом непосредственно после внесения удобрения в почву в зоне его распространения наблюдается уменьшение количества почвенных микроорганизмов. После превращения аммиака в нитраты (это происходит весной за шесть недель) микроорганизмы сразу же размножаются в удобренной почве. Аммиачная вода убивает и дождевых червей. Однако их количество тоже быстро восстанавливается и даже увеличивается после превращения аммиака в нитраты или поглощения его растениями. Аммиачная вода подкисляет почву. Для нейтрализации 1 ц аммиачной воды требуется 0,3–0,4 ц карбоната кальция.
Аммиачная вода рекомендуется к применению на всех типах почв. Высокая эффективность удобрения наблюдается на тяжелых высокогумусированных и хорошо обработанных почвах, где аммиак поглощается лучше, чем на легких почвах, бедных гумусом. Из почв легкого механического состава и сухих аммиак улетучивается быстрее. Наибольший эффект от внесения аммиачной воды наблюдается при одновременном внесении с ней органических удобрений. Не рекомендуется вносить аммиачные удобрения на одном участке подряд несколько лет, поскольку они усиливают минерализацию органического вещества почвы, а это приводит к снижению содержания органики в почве. На связных почвах аммиачную воду рекомендуют вносить осенью как основное удобрение практически под все культуры при температуре почвы +10°C или весной перед посевом. На почвах легкого гранулометрического состава аммиачная вода вносится весной.
Как и все жидкие азотные удобрения, аммиачную воду вносят с глубокой заделкой. Глубина тем больше, чем легче гранулометрический состав почвы и выше сухость. Аммиачную воду вносят с помощью специальных машин, обеспечивающих немедленную заделку удобрения на глубину не менее 10–12 см на тяжелых почвах и 14–18 см на почвах легкого состава. Такая глубина предохраняет аммиак от испарения. Некоторые потери возможны на сильнокарбонатных почвах со щелочной реакцией. Поверхностное внесение аммиачной воды, как и ее мелкая заделка в сухой верхний слой почвы, недопустимы. Аммиачная вода вносится и с поливной водой (фертигация) при поверхностном орошении. Однако в этом случае почва участка обеспечивается аммиаком неравномерно. Недостатком данного способа является и возможность испарения большого количества аммиака в воздух при жаркой, солнечной погоде.
Аммиачная вода является одним из основных источников азота для растений, поскольку растения лучше всего усваивают нитраты и соли аммония. Аммиак из аммиачной воды легко поглощается почвенными коллоидами, что делает легкодоступными для питания растений катионы аммония и нитрат-ионы. Внесение аммиачной воды в качестве основного удобрения обеспечивает растения азотом на весь вегетационный период и, в частности, на период их максимального потребления. Это обеспечивает получение высоких и устойчивых урожаев всех культур с улучшенным качеством продукции, а также сохранение и воспроизводство почвенного плодородия.
Re: Аммиачная вода — азотное удобрение
Сообщение веснянка » Пт май 17, 2013 11:25 am
Аммиачная вода
Современная химическая промышленность предлагает большое количество жидких азотных удобрений, самым распространенным из которых является амиачная вода. Стоимость единицы действующего веществ в аммиачной воде в 1,5-2 раза дешевле, чем в аммиачной селитре. Кроме того, как показали производственные испытания, втрое сокращаются затраты труда на ее внесения, ведь нет необходимости готовить удобрения для внесенния, а все операции по использованию (на погрузки, выгрузки, внесение) полностью механизированы. Именно поэтому амиачную воду широко применяют в отечественных агрохозяйствах. Однако и она имеет определенные особенности, о которых не следует забывать. Аммиачная вода (аммиак водный технический) й NH4ОН есть 25% раствором аммиака в воде. Бесцветная или желтоватая жидкость с резким запахом нашатырново спирта содержит 20,5% азота (второй сорт — 16-18%), ее можно использовать для любых почв и всех культур при обязательной заробки в почву на глубину 10-15 см. В СССР в 80-х годах на поля вносится ли почти 40% азотных удобрений в виде аммиачной воды. В США вносят до 50% азотных удобрений в жидком виде. В Украине только около 15% хозяйств применяют аммиачную воду. Это связано с нехваткой техники и обору дования для хранения, транспортирование и внесение ее в почву.
Аммиачную воду используют для подкормки выращиваемых культур как азотное удобрение. Прежде она повышает содержание белка в растениях. Исполняют ситуации, когда растениям необходимо избыток белка (например, пивоваренный ячмень). Аммиачная вода (как и любое азотное удобрение) также стимулирует рост зеленой массы. Поэтому важно не переборщить с нормами внесения препарата: при избытке аммиачной воды можно легко получить чрезмерное количество зеленой массы и меньше зерна. Очень важно, чтобы аммиачная вода попадала в почву, но не в зону корневой системы и не в зону прорастания семян, а глубже семян или в стороне от него, в междурядья.
Если просто полить почву раствором, то будут большие потери аммиака через испарения и деньги будут выкинуто на ветер. Итак, аммиачную воду необходимо зарабатывать в почву. Желательно, чтобы почва была при этом влажной.
Аммиачная вода может подавлять растение, обжигать ее корни за небольшого временного пространства между внесения и посевом или несоблюдение глубины внесения. Однако, если вносить аммиачную воду заранее, грубо говоря, за полгода до посева, например, внесли в октябре, посеяли в марте, то никакого отрицательного воздействия в принципе быть не может. Во время весеннего внесения нужно помнить несколько правил: вносить за 1-2 недели до посева культуры, непосредственно перед посевом культуры или одновременно с посевом.
Аммиачная вода — это очень хорошее удобрения. Благодаря жидкой форме ее можно вносить очень аккуратно, равномерно, на опредиленную глубину и на больших площадях. Если говорить об эффектах, то аммиачная вода влияет на вредную энтомофауну, в частности, подавляет и отпугивает почвенных насекомых. Если внести аммиачную воду ниже закладки ложа семян, то на какоето время она отпугивает почвенных вредителей, уничтожающих семя, что прорастает. Аммиачная вода имеет щелочную реакцию и может влиять на кислотнисть почвы.
Лучший способ внесения в почву — эмфатический, в частности, осенью. Вносить удобрение можно как под зяблевую вспашку, так и весной под предпосевную культивацию. Применяется для всех почв и всех культур. Используют аммиачную воду также для подкормки пропашных культур. Применяют ее в основном отдельно от обычных (сухих) удобрений. По некоторым данным, действие аммиачной воды на озимую рожь, ячмень, картофель, кукурузу близка по действию аммиачной селитры.
С применением аммиачной водой возникают несколько сложностей. Концентрация N в аммиачной воде приблезительно около 22%, в карбамид — 45, в селитре — 34,6%. Заметно, что аммиачная вода имеет низкое содержание аммония. Из-за того, что она еще жидкая, то занимает опpеделенный объем. Чтобы вноcить аммиачную воду, xозяйства oбязательно должны иметь специальные средства, обустроины для перевозки агрессивных средств, которым является аммоний. Также в хозяйстве должен быть хороший, качественный агрегат для внесения аммиачной воды.
Аммиачная вода имeeт пики своих цeн и период их падeния. Когда время внeceния азoтных удoбрeний заканчиваeтся, цeны на eго производныe, ecтественно, cнижаются. В этот момeнт и жeлатeльнo пoкупать аммиачную вoду, cpoк xpанeния кoтoрой, кcтати, oграничен. Значит, xoзяйству нужно иметь xpанилище, где в тeчении 2-3 мeсяцев будeт наxoдиться пpoдукт. Это должнo быть гeрметична, устoйчивая eмкocть.
Оборудование для хранилища аммиачной воды требует соблюдения очень много специальных допусков: экология, санстанция и т.д.. Соответственно, необходимо сотрудничать с этими службами. Нужно «дружить» и с заводом-изготовителем. Покупают цистерну на заводе, затем ее привозят, далее необходимо скачать продукт, перевезти и сохранять. Подвижный состав — это собственность или завода, или железной дороги, так существуют сроки разгрузки. Нельзя долго держать цистерну, ведь сразу выпишут штрафные санкции по возвращении тары. Поэтому хозяйству необходимы и специальный транспорт, и хранилище, и машины для внесения аммиачной воды.
Источник
