Объемная модель аммиака – Изготовьте из пластелина объемные модели молекул веществ: а) аммиака, молекула ко?

Модели молекул: Азотсодержащие соединения | marinky

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Аммиак

---

Метиламин

---

Диметиламин

---

Анилин

---

Триметиламин

Синильная кислота

---

02.08.2015marinkyМодели молекулграфика, неорганическая химия, органическая химияПросмотров: 5 404  

marinky.com

Преимущества аммиака для применения в холодильных системах | Холод-проект

Аммиак (NH₃) является наиболее перспективным среди природных веществ, которые используются в качестве рабочих тел в холодильных установках и знаком под обозначением R717. Ниже рассмотрим положительные и отрицательные свойства аммиака, как холодильного агента, в сравнении с фреонами.

Рис.1. Продолжительность использования хладагентов.

Аммиак относится к группе хладагентов среднего давления и применяется при температуре конденсации не выше 55⁰С в одноступенчатых холодильных машинах до температуры кипения – 30⁰С, в двухступенчатых – до – 60⁰С. Диаграмма давление-энтальпия (P-i) представлена на рис. 2.

Рис. 2. Диаграмма энтальпия-давление (i—P) для аммиака.

Термодинамические характеристики аммиака и некоторых фреонов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Термодинамические характеристики хладагентов.

Хладагент	Формула	Мол-ная масса μ, кг/кмоль	Норм. темпер. кипения ts, 0С	Крит. темпер. tкр, 0С	Крит. давл. Р кр, МПа	Теплота парообра-зования r, кДж/кг
R717	NH3	17,03	-33,35	132,4	11,397	1360
R22	CHF2Cl	86,47	-40,81	96,13	4,99	229
R134a	C2H2F4	102,03	-26,3	101,5	4,06	215
R290	C3H8	44,1	-41,97	96,81	4,269	419
R507a	Азеотропная смесь: 50%R125, 50% R143а	98,8	-47,1	71	3,72	200,5
R410a	Азеотропная смесь: 50%R32, 50% R125	72,58	-52,6	72,13	4,93	264,3
R744	СО 2	44	-93,85  (-78,5*)	31	7,38	94,53 (573,13*)

* – нормальная температура и теплота сублимации соответственно.

Как видно из таблицы, аммиак обладает высоким значением теплоты парообразования, что позволяет уменьшить массовый расход хладагента, циркулирующего в системе холодильной установки, по сравнению с установками, работающими на фреоне (в сравнении с R22 – в 5,94 раза, R134a – в 6,32 раза). Особенно это качество аммиака актуально при создании холодильных установок большой мощности (холодопроизводительностью более 100 кВт).

Вследствие высокого значения показателя адиабаты для аммиака (k=1,31) для него характерна высокая температура нагнетания, которая может привести не только к разложению масла, но и к его вспышке. Это, также, ограничивает применение в аммиачных установках воздушных конденсаторов.

К маслам, используемым в аммиачных холодильных машинах, предъявляют жесткие требования в отношении их термической стабильности в присутствии воздуха, влаги и металлических катализаторов. Недостаточная термическая стабильность масел приводит к образованию амидов, образованию отложений и коксованию на горячих клапанах компрессора, эмульсий в испарителях.

Одним из недостатков аммиака является то, что он вызывает коррозию медных сплавов, особенно в присутствии влаги, поэтому трубопроводы, теплообменные аппараты и арматуру данных установок выполняют из стали.

Высокая электрическая проводимость аммиака (1,1·10^-7 См/м) затрудняет создание полугерметичных и герметичных компрессоров, работающих на аммиаке.

Поскольку аммиак является веществом природного происхождения, то он, в отличие от большинства распространенных фреонов, не оказывает никакого загрязняющего воздействия на окружающую среду. Влияние различных хладагентов на окружающую среду представлено в таблице 2.

Таблица 2. Влияние различных хладагентов на состояние окружающей среды.

Наименование параметра	Значения
	R717	R22	R134a	R290	R507a	R410a	R744
Потенциал разрушения озонового слоя (ODP)	0	0,05	0	0	0	0	0
Потенциал глобального потепления (GWP)	0	1700	1300	3	3850	1890	1

Аммиак – это вещество с резким удушающим запахом, вредным для организма человека. Предельно допустимая концентрация R717 в рабочей зоне (ПДК) составляет 20 мг/м³, а опасное для жизни объемное содержание составляет 350…700 мг/м³. Аммиак горюч при его объемной концентрации в воздухе свыше 11% и взрывоопасен при концентрации в пределах от 15 до 28%, токсичен. Негативные свойства R717 заставляют принимать специальные меры, обеспечивающие безопасную эксплуатацию аммиачных холодильных установок, что требует от эксплуатирующей организации решения большего количества организационных и технических вопросов. При использовании фреоновых холодильных установок часть этих вопросов отпадает.

Между тем, вопросы безопасного использования аммиака успешно решаются за счет:

• использования современных систем с минимальной заправкой;
• использования систем промежуточного охлаждения;
• использования систем автоматики и предупреждения;
• вентиляция машинных отделений;
• обучение и сертификация персонала.

Резюмируя вышесказанное, можно сказать, что аммиак имеет хорошее будущее в качестве рабочего тела холодильных установок различной мощности. При его правильном использовании может быть обеспечен не только необходимый уровень безопасности, но и высокая эффективность установок.

Поделитесь с друзьями

holod-proekt.com

строение, формулы, свойства и примеры

Физические свойства аммиака

Аммиак (NH₃) – бесцветный газ с резким запахом (запах «нашатырного спирта»), легче воздуха, хорошо растворим в воде (один объем воды растворят до 700 объемов аммиака). Концентрированный раствор аммиака содержит 25% (массовых) аммиака и имеет плотность 0,91 г/см³.

Строение молекулы аммиака

Связи между атомами в молекуле аммиака – ковалентные. Общий вид молекулы AB₃, следовательно, чтобы определить тип гибридизации и строение молекулы можно использовать метод валентных связей и метод Гиллеспи:

₇ N 1s²2s²2p³

₁H 1s¹

В гибридизацию вступают все валентные орбитали атома азота, следовательно, тип гибридизации молекулы аммиака – sp³. Для определения структуры строения молекулы рассчитаем число неподеленных электронных пар:

НЕП = (5-3)/2 = 1

Следовательно, имеется одна неподеленная пара электронов. Аммиак имеет структуру типа AB₃E – тригональной пирамиды.

Получение аммиака

Выделяют промышленные и лабораторные способы получения аммиака. В лаборатории аммиак получают действием щелочей на растворы солей аммония при нагревании:

NH₄Cl + KOH = NH₃↑ + KCl + H₂O

NH₄⁺ + OH^— = NH₃↑+ H₂O

Эта реакция является качественной на ионы аммония.

Химические свойства аммиака

В химическом отношении аммиак довольно активен: он вступает в реакции взаимодействия со многими веществами. Степень окисления азота в аммиаке «-3» — минимальная, поэтому аммиак проявляет только восстановительные свойства.

При нагревании аммиака с галогенами, оксидами тяжелых металлов и кислородом образуется азот:

2NH₃ + 3Br₂ = N₂ + 6HBr

2NH₃ + 3CuO = 3Cu + N₂ + 3H₂O

4NH₃ +3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

В присутствии катализатора аммиак способен окисляться до оксида азота (II):

4NH_{3 +} 5O₂ = 4NO + 6H₂O (катализатор – платина)

В отличие от водородных соединений неметаллов VI и VII групп, аммиак не проявляет кислотные свойства. Однако, атомы водорода в его молекуле все же способны замещаться на атомы металлов. При полном замещении водорода металлом происходит образование соединений, называемых нитридами, которые также можно получить и при непосредственном взаимодействии азота с металлом при высокой температуре.

Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной пары электронов у атома азота. Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду:

NH₃ + H₂O ↔ NH₄OH ↔ NH₄⁺ + OH^—

При взаимодействии аммиака с кислотами образуются соли аммония, которые при нагревании разлагаются:

NH₃ + HCl = NH₄Cl

NH₄Cl = NH₃ + HCl (при нагревании)

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Физические и химические свойства аммиака

Формула – NH₃. Молярная масса – 17 г/моль.

Физические свойства аммиака

Аммиак (NH₃) – бесцветный газ с резким запахом (запах «нашатырного спирта»), легче воздуха, хорошо растворим в воде (один объем воды растворят до 700 объемов аммиака). Концентрированный раствор аммиака содержит 25% (массовых) аммиака и имеет плотность 0,91 г/см

3.

Связи между атомами в молекуле аммиака – ковалентные. Общий вид молекулы AB₃. В гибридизацию вступают все валентные орбитали атома азота, следовательно, тип гибридизации молекулы аммиака – sp³. Аммиак имеет геометрическую структуру типа AB₃E – тригональная пирамида (рис. 1).

Рис. 1. Строение молекулы аммиака.

Химические свойства аммиака

В химическом отношении аммиак довольно активен: он вступает в реакции взаимодействия со многими веществами. Степень окисления азота в аммиаке «-3» — минимальная, поэтому аммиак проявляет только восстановительные свойства.

При нагревании аммиака с галогенами, оксидами тяжелых металлов и кислородом образуется азот:

2NH₃ + 3Br₂ = N₂ + 6HBr

2NH₃ + 3CuO = 3Cu + N₂ + 3H₂O

4NH₃ +3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

В присутствии катализатора аммиак способен окисляться до оксида азота (II):

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (катализатор – платина)

В отличие от водородных соединений неметаллов VI и VII групп, аммиак не проявляет кислотные свойства. Однако, атомы водорода в его молекуле все же способны замещаться на атомы металлов. При полном замещении водорода металлом происходит образование соединений, называемых нитридами, которые также можно получить и при непосредственном взаимодействии азота с металлом при высокой температуре.

Основные свойства аммиака обусловлены наличием неподеленной пары электронов у атома азота. Раствор аммиака в воде имеет щелочную среду:

NH₃ + H₂O ↔ NH₄OH ↔ NH₄⁺ + OH^—

При взаимодействии аммиака с кислотами образуются соли аммония, которые при нагревании разлагаются:

NH₃ + HCl = NH₄Cl

NH₄Cl = NH₃ + HCl (при нагревании)

Получение аммиака

Выделяют промышленные и лабораторные способы получения аммиака. В лаборатории аммиак получают действием щелочей на растворы солей аммония при нагревании:

NH₄Cl + KOH = NH₃↑ + KCl + H₂O

NH₄⁺ + OH^— = NH₃↑+ H₂O

Эта реакция является качественной на ионы аммония.

Применение аммиака

Производство аммиака – один из важнейших технологических процессов во всем мире. Ежегодно в мире производят около 100 млн. т. аммиака. Выпуск аммиака осуществляют в жидком виде или в виде 25%-го водного раствора – аммиачной воды. Основные направления использования аммиака – производство азотной кислоты (производство азотсодержащих минеральных удобрений в последствии), солей аммония, мочевины, уротропина, синтетических волокон (нейлона и капрона). Аммиак применяют в качестве хладагента в промышленных холодильных установках, в качестве отбеливателя при очистке и крашении хлопка, шерсти и шелка.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Аммиак: свойства и все характеристики

Характеристики и физические свойства аммиака

Аммиак очень хорошо растворим в воде: 1 объем воды растворяет при комнатной температуре около 700 объемов аммиака. Концентрированный раствор содержит 25% NH₃ (масс.) и имеет плотность 0,91 г/см³. Раствор аммиака в воде иногда называют нашатырным спиртом. С повышением температуры растворимость аммиака уменьшается.

При низкой температуре из раствора аммиака может быть выделен кристаллогидрат NH₃×H₂O, плавящийся при -79^oС. Известен также кристаллогидрат состава 2NH₃×H₂O.

Рис. 1. Строение молекулы аммиака.

Таблица 1. Физические свойства аммиака.

Молекулярная формула	NH3
Молярная масса, г/моль	17
Плотность, г/см3	0,6826
Температура плавления, oС	195,42
Температура кипения, oС	239,74
Растворимость в воде (0oС), г/100мл	89,9

Получение аммиака

В лаборатории аммиак обычно получают6 нагревая хлорид аммония с гашеной известью:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2H₂O + 2NH₃↑.

Выделяющийся аммиак содержит пары воды. Для осушения его пропускают через натронную известь (смесь извести с едким натром).

Химические свойства аммиака

В химическом отношении аммиак довольно активен; он вступает во взаимодействие со многими веществами.

Если пропускать ток NH₃ по трубке, вставленной в другую широкую трубку, по которой проходит кислород, то аммиак можно легко зажечь; он горит зеленоватым пламенем. При горении аммиака образуется вода и свободный азот:

4NH₃ + 3O₂ = 6H₂O + 2N₂.

При других условиях аммиак может окисляться до оксида азота NO.

При замещении в молекулах аммиака только одного атома водорода металлами образуются амиды металлов. Так, пропуская аммиак над расплавленным натрием, можно получить амид натрия NaNH₂ в виде бесцветных кристаллов:

2Na + 3NH₃ = 2NaNH₂ + H₂.

Аммиак реагирует с кислотами, находящимися в свободном состоянии или в растворе, нейтрализуя их и образуя соли аммония. Например, с соляной кислотой получается хлорид аммония NH₄Cl:

NH₃ + HCl = NH₄Cl.

Взаимодействие аммиака с водой тоже приводит к образованию не только гидратов аммиака, но частично и иона аммония:

NH₃ + H₂O ↔ NH₄⁺ + OH^—.

Применение аммиака

Аммиак – одно из важнейших соединений азота: в больших количествах он расходуется в производстве азотных удобрений, взрывчатых веществ, полимеров, азотной кислоты и соды, используется в качестве холодильного агента в морозильных установках, а также в медицине.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Химические, физические и тепловые свойства аммиака (Nh4), он же холодильный агент R 717.

Молекулярная масса	17.2
Удельный объем жидкого аммиака при НУ	1.43 м3/кг, 23.0 футов3/фунт
Плотность жидкого аммиака при НУ	686 кг/м3, 42.6 фунтов/фут3
Плотность газа аммиака при температуре кипения	0.86 кг/м3
Плотность газа аммиака при температуре 15oC = 59oF	0.73 кг/м3
Удельный объем газа аммиака при 21oC = 70oF	1.411 м3/кг
Давление насыщенных паров аммиака при 25oC	1.0 (MН/м2=МПа), 145.4 psia
Отношение объемов равных количеств газа аммиака и жидкого аммиака при температуре 15oC = 59oF	947
Абсолютная вязкость газа аммиака при 0oC	0.01сПуаз, 6.72 10-6 фунтов/(фут*с)
Абсолютная вязкость жидкого аммиака при -23oC	245*106 Н*сек/м2
Абсолютная вязкость жидкого аммиака при 27oC	141*106 Н*сек/м2
Абсолютная вязкость жидкого аммиака при 127oC	38*106 Н*сек/м2
Скорость звука в газе при 25oC	415 м/с
Скорость звука в газе при 930 oC	870 м/с
Скорость звука в жидком аммиаке при -33°C	1729 м/с
Удельная теплоемкость жидкого аммиака при -23 °C	4.52 кДж/(кг*°C)
Удельная теплоемкость жидкого аммиака при 27 °C	4.75 кДж/(кг*°C)
Удельная теплоемкость жидкого аммиака при 127 °C	6.91 кДж/(кг*°C)
Удельная теплоемкость газа аммиака cp при 15 °C	2,175 кДж/(кг*°C)
Показатель (коэффициент) адиабаты газа аммиака cp/cv при 15 °C	1.3
Теплопроводность жидкого аммиака при -23 °C	592*106 кВт/(м*°C)
Теплопроводность жидкого аммиака при 27 °C	477*106 кВт/(м*°C)
Теплопроводность жидкого аммиака при 127 °C	207*106кВт/(м*°C)
Теплопроводность газа аммиака при 0oC = 32oF	0.026 Вт/мoC, 0.015 БТЕ/(час*фут*oF)
Температура кипения аммиака	-28oF, -33.3oC
Удельная теплота парообразования аммиака при температуре кипения	1373 кДж/кг, 589.3 БТЕ/фунт
Температура замерзания (таяния) аммиака	-77.7oC, -107.9 oF
Удельная теплота плавления аммиака(таяния)	332,3 кДж/кг, 143.0 БТЕ/фунт
Критическая температура аммиака — температура при которой жидкая фаза существовать уже не может	271.4oF, 132.5oC
Критическое давление аммиака — давление насыщенных паров при критической температуре	11.4 (MН/м2=МПа), 1650 psia
Критический удельный объем аммиака – объем вещества в его критическом состоянии, когда теряется различие в свойствах между жидкостью и ее паром	0.00424 м3/кг, 0.068 футов3/фунт
Растворимость газа аммиака в воде при 0oC = 32oF. Размерность : объем газа/объем воды	862
Токсичность аммиака	опасен Аммиак относится к токсическим веществам. По ГОСТ 12.1.005-88 аммиак относится к IV классу опасности. Действие газообразного аммиака на человека характеризуется следующими показателями в мг/куб. м: порог восприятия обонянием ………………………….. 35 можно терпеть несколько часов без серьезных последствий … 70 немедленное раздражение горла ………………………. 280 немедленное раздражение глаз, обильное слезотечение и боль …………………………………………….. 490 ларингоспазм, сильные приступы кашля, головокружение, боль в желудке, рвота. После этого в течение нескольких часов могут наблюдаться непроизвольные глотательные движения. Ларингоспазм может привести к мгновенной неспособности дыхания. Затруднение дыхания будет наблюдаться в течение нескольких часов. Возможен отек легких ……………………………………… 1200 получасовая экспозиция может быть смертельной ……….. 1700 смерть в результате прекращения дыхания и сердечной слабости ………………………………….. 3000 — 3500 Жидкий аммиак вызывает ожоги, а его пар — эритемы кожи. Предельно допустимые концентрации аммиака (ПДК), мг/куб. м: в воздухе рабочей зоны производственного помещения ….. 20 в атмосферном воздухе территории промышленного предприятия ……………………………………… 7 в атмосферном воздухе населенного пункта ……………. 0,2 в воде рыбохозяйственных водоемов ………………….. 0,05 в воде водоемов санитарно — бытового назначения (по азоту) ……………………………………. 2 мг/л.
Воспламеняемость, температура самовоспламенения, взрывоопасность аммиака	Газ горючий. Температура его самовоспламенения в стальной бомбе, обладающей каталитическим действием, равна 650°С, теплота сгорания равна 20790 кДж/кг (4450 ккал/кг), минимальная энергия зажигания равна 680 мДж. Смесь аммиака с воздухом становится горючей при содержании в смеси 15-28 об.% аммиака (нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени). С увеличением температуры пределы распространения пламени расширяются и при 100°С они лежат в интервале 14,5-29,5 об.% аммиака. жидкость — прекращает горение при прекращении кипения ( тепла от сгорания паров недостаточно для поддержания горения) — трудногорючая В связи    с    низкой    нормальной     скоростью     горения  аммиачновоздушной смеси,  составляющей всего 0,1 м/сек., аммиак не способен  к  диффузионному  горению,  то  есть гаснет при удаленииисточника поджигания.       При  поджигании  аммиака  в неограниченном объеме ударная взрывная волна,  способная причинить  разрушения,  не  образуется. Однако  аммиак  является  горючим  газом  и  при  его  сгорании (с воздухом или кислородом) внутри  замкнутого  объема  (оборудования или   помещения)   давление  может  повыситься  в  6  раз,  вызвав разрушение оборудования или здания и ударную волну  от  расширения сжатых  продуктов  сгорания.   Поэтому  для  помещений,  в  которыхобращается  аммиак,   по  пожарной   опасности  в  соответствии  с ОНТП 24  —  86 устанавливается категория A,  наружные установки не категорируются. По ПУЭ взрывоопасные зоны с аммиаком  внутри  помещения  имеют класс B-1б, на наружных установках — B-1г. Аммиачно — воздушная  смесь  по  взрывоопасности  относится  к категории — 11A и группе — T1.
Взрывоопасные соединения аммиака	Контакт  аммиака  с  ртутью,   хлором,   йодом,   бромом, кальцием,   окисью   серебра   и  некоторыми  другими  химическими веществами может привести к образованию взрывчатых соединений.
Коррозионные свойства аммиака.	Аммиак взаимодействует с медью, цинком и их сплавами, особенно в присутствии воды; растворяет обычную резину. Стали в жидком аммиаке с содержанием воды меньше 0,2% веса в присутствии кислорода могут подвергаться коррозионному растрескиванию при температуре эксплуатации до минус 20 град. C

tehtab.ru

Аммиак газ, физические свойства аммиака, химические свойства аммиака.

Продажа Производство Доставка

Газообразный

Жидкий

Аммиак — NH₃, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ядовит. Растворимость NH₃ в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. В холодильной технике носит название R717, где R — Refrigerant (хладагент), 7 — тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса.

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуяион аммония NH₄⁺. Благодаря тому, что не связывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (t_кип −33,35 °C) и плавления (t_пл −77,70 °C), а также более низкую плотность, вязкость (вязкость жидкого аммиака в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность этих связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды, а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами. Аммиак легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м³, сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий аммиак сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей. Жидкий аммиак практически не проводит электрический ток. Жидкий аммиак — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый аммиак — бесцветные кубические кристаллы.

Химические свойства

• Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как нуклеофил или комплексообразователь. Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:

NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

• Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH⁻; K_o=1,8×10⁻⁵

• Взаимодействуя с кислотами даёт соответствующие соли аммония:

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

• Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды. Соединения, содержащие ионы NH₂⁻, называются амидами, NH²⁻ — имидами, а N³⁻ — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:

2NH₃ + 2К = 2KNH₂ + Н₂

Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.

Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН⁻ и NH₂⁻, а также молекулы Н₂O и NH₃ изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:

NaNH₂ + H₂O → NaOH + NH₃

CaNH + 2H₂O → Ca(OH)₂ + NH₃↑

Zn₃N₂ + 6H₂O → 3Zn(OH)₂ + 2NH₃↑

и в спиртах:

KNH₂ + C₂H₅OH → C₂H₅OK + NH₃

Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией:

MNH₂ → M⁺ + NH₂⁻

Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в красный цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH₂ — нерастворим, NaNH₂ — малорастворим, KNH₂, RbNH₂ и CsNH₂ — хорошо растворимы.

• При нагревании аммиак проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:

4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂0

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

На восстановительной способности NH₃ основано применение нашатыря NH₄Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:

3CuO + 2NH₄Cl → 3Cu + 3H₂O +2HCl + N₂

Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:

2NH₃ + NaClO → N₂H₄ + NaCl + H₂O

• Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).

• С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):

NH₃ + CH₃Cl → CH₃NH₃Cl (гидрохлорид метиламмония)

• С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов(восстановительное аминирование).

• При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:

CH₄ + NH₃ + 1,5O₂ → HCN + 3H₂O

История названия

Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрестке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH₂)₂CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского словаамониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали нашатырь NH₄Cl, который при нагревании испаряет аммиак.

Жидкий аммиак

Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы, в чём проявлется его сходство с водой:

2NH₃ → NH₄⁺ + NH₂⁻

Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10⁻³³ (моль/л)².

Жидкий аммиак, как и вода, является сильным ионизирующим растворителем, в котором растворяется ряд активных металлов: щелочные, щёлочноземельные, Mg, Al, а также Eu и Yb. Растворимость щелочных металлов в жидком NH₃ составляет несколько десятков процентов. В жидком аммиаке NH₃ также растворяются некоторые интерметаллиды, содержащие щелочные металлы, например Na₄Pb₉.

Разбавленные растворы металлов в жидком аммиаке окрашены в синий цвет, концентрированные растворы имеют металлический блеск и похожи на бронзу. При испарении аммиака щелочные металлы выделяются в чистом виде, а щелочноземельные — в виде комплексов с аммиаком [Э(NH₃)₆] обладающих металлической проводимостью. При слабом нагревании эти комплексы разлагаются на металл и NH₃.

Растворенный в NH₃ металл постепенно реагирует с образованием амида:

2Na + 2NH₃ → 2NaNH₂ + H₂­

Получающиеся в результате реакции с аммиаком амиды металлов содержат отрицательный ион NH₂⁻, который также образуется при самоионизации аммиака. Таким образом, амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Скорость реакции возрастает при переходе от Li к Cs. Реакция значительно ускоряется в присутствии даже небольших примесей H₂O.

Металлоаммиачные растворы обладают металлической электропроводностью, в них происходит распад атомов металла на положительные ионы и сольватированные электроны, окруженные молекулами NH₃. Металлоаммиачные растворы, в которых содержатся свободные электроны, являются сильнейшими восстановителями.

Комплексообразование

Благодаря своим электронодонорным свойствам, молекулы NH₃ могут входить в качестве лиганда в комплексные соединения. Так, введение избытка аммиака в растворы солей d-металловприводит к образованию их аминокомплексов:

CuSO₄ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]SO₄

Ni(NO₃)₂ + 6NH₃ → [Ni(NH₂)₆](NO₃)₂

Комплексообразование обычно сопровождается изменением окраски раствора, так в первой реакции голубой цвет (CuSO₄) переходит в темно-синий (окраска комплекса), а во второй реакции окраска изменяется из зелёной (Ni(NO₃)₂) в сине-фиолетовую. Наиболее прочные комплексы с NH₃ образуют хром и кобальт в степени окисления +3.

Биологическая роль

Аммиак является конечным продуктом азотистого обмена в организме человека и животных. Он образуется при метаболизме белков, аминокислот и других азотистых соединений. Он высоко токсичен для организма, поэтому большая часть аммиака в ходе орнитинового цикла конвертируется печенью в более безвредное и менее токсичное соединение — карбамид (мочевину). Мочевина затем выводится почками, причём часть мочевины может быть конвертирована печенью или почками обратно в аммиак.

Аммиак может также использоваться печенью для обратного процесса — ресинтеза аминокислот из аммиака и кетоаналогов аминокислот. Этот процесс носит название «восстановительное аминирование». Таким образом из щавелевоуксусной кислоты получается аспарагиновая, из α-кетоглутаровой — глутаминовая и т. д.

Физиологическое действие

По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием.

Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это мы и воспринимаем как резкий запах. Пары аммиака вызывают обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюнктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи. При соприкосновении сжиженного аммиака и его растворов с кожей возникает жжение, возможен химический ожог с пузырями, изъязвлениями. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении поглощает тепло, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени. Запах аммиака ощущается при концентрации 37 мг/м³.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 20 мг/м³. Следовательно, если чувствуется запах аммиака, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражение зева проявляется при содержании аммиака в воздухе 280 мг/м³, глаз — 490 мг/м³. При действии в очень высоких концентрациях аммиак вызывает поражение кожи: 7—14 г/м³ — эритематозный, 21 г/м³ и более — буллёзныйдерматит. Токсический отёк лёгких развивается при воздействии аммиака в течение часа с концентрацией 1,5 г/м³. Кратковременное воздействие аммиака в концентрации 3,5 г/м³ и более быстро приводит к развитию общетоксических эффектов. Предельно допустимая концентрация аммиака в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,04 мг/м³; максимальная разовая 0,2 мг/м³.

В мире максимальная концентрация аммиака в атмосфере (больше 1 мг/м³) наблюдается на Индо-Гангской равнине, в Центральной долине США и в Южно-Казахстанской области .

Применение

Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленности, ежегодное его мировое производство достигает 150 млн. тонн. В основном используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя.

В холодильной технике используется в качестве холодильного агента (R717)

В медицине 10% раствор аммиака, чаще называемый нашатырным спиртом, применяется при обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также наружно — невралгии, миозиты, укусы насекомых, обработка рук хирурга. При неправильном применении может вызвать ожоги пищевода и желудка (в случае приёма неразведённого раствора), рефлекторную остановку дыхания (при вдыхании в высокой концентрации).

Применяют местно, ингаляционно и внутрь. Для возбуждения дыхания и выведения больного из обморочного состояния осторожно подносят небольшой кусок марли или ваты, смоченный нашатырным спиртом, к носу больного (на 0,5–1 с). Внутрь (только в разведении) для индукции рвоты. При укусах насекомых — в виде примочек; при невралгиях и миозитах — растирания аммиачным линиментом. В хирургической практике разводят в тёплой кипяченой воде и моют руки.

Поскольку является слабым основанием при взаимодействии нейтрализует кислоты.

Физиологическое действие нашатырного спирта обусловлено резким запахом аммиака, который раздражает специфические рецепторы слизистой оболочки носа и способствует возбуждению дыхательного и сосудодвигательного центров мозга, вызывая учащение дыхания и повышение артериального давления.

Получение

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

N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г) + 45,9 кДж

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода).

Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Следовательно, исходя из принципа Ле-Шателье, реакцию следует проводить при возможно низких температурах и при высоких давлениях — тогда равновесие будет смещено вправо. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. Проведение реакции при очень высоких давлениях требует создания специального, выдерживающего высокое давление оборудования, а значит и больших капиталовложений. Кроме того, равновесие реакции даже при 700 °C устанавливается слишком медленно для практического её использования.

Применение катализатора (пористое железо с примесями Al₂O₃ и K₂O) позволило ускорить достижение равновесного состояния. Интересно, что при поиске катализатора на эту роль пробовали более 20 тысяч различных веществ.

Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения аммиака проводят при следующих условиях: температура 500 °C, давление 350 атмосфер, катализатор. Выход аммиака при таких условиях составляет около 30 %. 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.

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

NH₄Cl + NaOH = NH₃↑ + NaCl + H₂O.

Обычно лабораторным способом получают получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью. 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром.

Очень сухой аммиак можно получить, растворяя в нём металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление(при комнатной температуре давление насыщенных паров аммиака около 10 атмосфер)^[2]. В промышленности аммиак осушают в абсорбционных колоннах.

Аммиак в медицине

При укусах насекомых аммиак применяют наружно в виде примочек. Возможны побочные действия: при продолжительной экспозиции (ингаляционное применение) аммиак может вызвать рефлекторную остановку дыхания. Местное применение противопоказано при дерматитах, экземах, других кожных заболеваниях, а также при открытых травматических повреждениях кожных покровов. При ингаляционном применении — рефлекторная остановка дыхания, при местном применении — раздражения, дерматиты, экземы в месте аппликации. Местное применение возможно только на неповрежденную кожу. При случайном поражении слизистой оболочки глаза промыть водой (по 15 мин через каждые 10 мин) или 5 % раствором борной кислоты. Масла и мази не применяют. При поражении носа и глотки — 0,5 % раствор лимонной кислоты или натуральные соки. В случае приема внутрь пить воду, фруктовый сок, молоко, лучше — 0,5 % раствор лимонной кислоты или 1 % раствор уксусной кислоты до полной нейтрализации содержимого желудка. Взаимодействие с другими лекарственными средствами неизвестно. (Инструкция по применению)

 

tgko.ru