Свойства аммиака

В 1911 г. Ф. Габер обнаружил, что аммиак можно синтезировать непосредствет из азота и водорода, используя железный катализатор. Энергопотребление является одним из важнейших параметров, определяющих рентабельность производства аммиака.

Плотность аммиака почти вдвое меньше, чем у воздуха, ПДКр.з. Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды с атомом азота в вершине. В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Жидкий аммиак — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений.

Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Бренстеда или комплексообразователь (не следует путать понятия «нуклеофил» и «основание Бренстеда». Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Аммиак был впервые выделен в чистом виде Дж. Пристли в 1774 году, который назвал его «щелочной воздух» (англ.alkaline air).

Производство аммиака

Аммиак был очень нужен для синтеза соединений азота, поскольку получение их из чилийской селитры ограничивалось постепенным истощением запасов последней. Проблема уменьшения запасов селитры обострилась к концу XIX века. Только в начале XX века удалось изобрести процесс синтеза аммиака, пригодный для промышленности. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан.

Выбор оптимальных условий процесса синтеза аммиака

Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10−33 (моль/л)². В жидком аммиаке NH3 также растворяются некоторые интерметаллиды, содержащие щелочные металлы, например, Na4Pb9.

Базовая химия и нефтехимия

При испарении аммиака щелочные металлы выделяются в чистом виде, а щелочноземельные — в виде комплексов с аммиаком обладающих металлической проводимостью. Получающиеся в результате реакции с аммиаком амиды металлов содержат отрицательный ион NH2−, который также образуется при самоионизации аммиака. Аммиак является важным источником азота для живых организмов. Некоторые растения зависят от доступности аммиака и других нитрогенных остатков, выделяющихся в почву разлагающимися органическими остатками других растений и животных.

У некоторых организмов аммиак образуется из атмосферного азота с помощью ферментов, называемых нитрогеназами. Аммиак является также конечным побочным продуктом метаболизма аминокислот, а именно продуктом их дезаминирования, катализируемого такими ферментами, как глутамат-дегидрогеназа. Экскреция аммиака в неизменённом виде является обычным путём детоксикации аммиака у водных существ (рыбы, водные беспозвоночные, отчасти амфибии).

Аммиак производится в процессе нормального метаболизма аминокислот, однако весьма токсичен в высоких концентрациях. Печень животных преобразует аммиак в мочевину с помощью серии последовательных реакций, известных как цикл мочевины. Аммиак и ионы аммония являются токсическим побочным продуктом метаболизма у животных.

Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении поглощает тепло, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени.

В атмосферном воздухе населённых пунктов и в жилых помещениях среднесуточная концентрация аммиака (ПДКс.с.) не должна превышать 0,04 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.

Поскольку аммиак является слабым основанием, при взаимодействии с кислотами он их нейтрализует. Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения аммиака проводят при следующих условиях: температура 500 °C, давление 350 атмосфер, катализатор. На долю России приходится около 9 % мирового выпуска аммиака.

На экспорт поставляется около 25 % от общего объёма производства аммиака, что составляет около 16 % мирового экспорта. По итогам 2014 года в России было произведено 14,8 млн тонн аммиака (+2 % к 2013 году) (по данным Росстата). Порядка 25 % российского производства аммиака отправляется на экспорт. Ключевыми странами-получателями в 2014 году стали Украина, Финляндия и Литва.

Проце́сс Хабе́ра (Габе́ра) — промышленный процесс (изобретен Фрицем Хабером и Карлом Бошем), в котором атмосферный азот «связывается» путём синтеза аммиака. Смесь азота и водорода пропускается через нагретый катализатор под высоким давлением . При этом за счет высокого давления равновесие в реакции N2+3H2 ↔ 2NH3 смещается в сторону аммиака. Водород для получения аммиака извлекают из метана, обрабатывая его водяным паром.

Основные свойства аммиака проявляются также и в реакциях с кислотами. С того времени в мире начались исследования по получению аммиака из азота и водорода. При 20 0C в воде растворяется 700 л аммиака.