หนึ่งในสารประกอบไนโตรเจนที่สำคัญที่สุดคือแอมโมเนีย ตามคุณสมบัติทางกายภาพของมันคือก๊าซไม่มีสีที่มีกลิ่นฉุนและหายใจไม่ออก (นี่คือกลิ่นของสารละลายแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ NH₃·H₂O) ก๊าซสามารถละลายได้ดีในน้ำ ในสารละลายที่เป็นน้ำ แอมโมเนียมเป็นเบสอ่อน เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดของอุตสาหกรรมเคมี
NH₃ เป็นตัวลดที่ดี เพราะในโมเลกุลแอมโมเนียม ไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันต่ำที่สุด -3 คุณลักษณะหลายอย่างของแอมโมเนียถูกกำหนดโดยอิเล็กตรอนเดี่ยวคู่หนึ่งในอะตอมไนโตรเจน - ปฏิกิริยาการเติมแอมโมเนียเกิดขึ้นเนื่องจากการมีอยู่ของมัน (ซิงเกิ้ลคู่นี้ตั้งอยู่บนวงโคจรอิสระของโปรตอน H⁺)
วิธีหาแอมโมเนีย
มีวิธีปฏิบัติหลักสองวิธีในการรับแอมโมเนีย: วิธีหนึ่งในห้องแล็บ อีกวิธีหนึ่งในอุตสาหกรรม
พิจารณาการผลิตแอมโมเนียในอุตสาหกรรม ปฏิกิริยาของโมเลกุลไนโตรเจนและไฮโดรเจน: N₂ + 2H₂=2NH₃(ปฏิกิริยาย้อนกลับ) วิธีการได้แอมโมเนียนี้เรียกว่าปฏิกิริยาฮาเบอร์ เพื่อให้โมเลกุลไนโตรเจนและไฮโดรเจนทำปฏิกิริยา จะต้องให้ความร้อนถึง 500 ᵒC หรือ 932 ᵒF ความดัน MPA ที่ 25-30 ต้องสร้างขึ้น ต้องมีเหล็กพรุนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
การรับในห้องปฏิบัติการเป็นปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียมคลอไรด์และแคลเซียมไฮดรอกไซด์: CA(OH)₂ + 2NH₄Cl=CaCl₂ + 2NH₄OH (เนื่องจาก NH₄OH เป็นสารประกอบที่อ่อนแอมาก มันจะสลายตัวเป็นก๊าซแอมโมเนียและน้ำทันที: NH₄OH=NH₃ + H₂O).
ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนีย
พวกเขาดำเนินการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน เนื่องจากแอมโมเนียเป็นตัวลดที่ดี จึงสามารถใช้เพื่อลดโลหะหนักจากออกไซด์ของพวกมันได้
ลดโลหะ: 2NH₃ + 3CuO=3Cu + N₂ + 3H₂O (เมื่อทองแดง (II) ออกไซด์ถูกทำให้ร้อนต่อหน้าแอมโมเนีย โลหะทองแดงสีแดงจะลดลง)
การออกซิเดชั่นของแอมโมเนียต่อหน้าสารออกซิไดซ์อย่างแรง (เช่น ฮาโลเจน) เกิดขึ้นตามสมการ: 2NH₃ + 3Cl₂=N₂ + 6HCl (ปฏิกิริยารีดอกซ์นี้ต้องใช้ความร้อน) เมื่อสัมผัสกับโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตบนแอมโมเนียในตัวกลางที่เป็นด่าง จะสังเกตเห็นการก่อตัวของโมเลกุลไนโตรเจน โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตและน้ำ: 2NH₃ + 6KMnO₄+ 6KOH=6K₂MnO₄+ N₂ + 6H₂O
เมื่อถูกความร้อนอย่างเข้มข้น (สูงถึง 1200 °C หรือ 2192 ᵒF) แอมโมเนียสามารถย่อยสลายเป็นสารธรรมดาได้: 2NH₃=N₂ + 3H₂ ที่ 1,000 oC หรือ 1832 แอมโมเนียทำปฏิกิริยากับมีเทน CH4: 2CH₄ + 2NH₃ + 3O₂=2HCN + 6H₂O (กรดไฮโดรไซยานิกและน้ำ) โดยออกซิไดซ์แอมโมเนียด้วยโซเดียมไฮโปคลอไรท์ ไฮดราซีน H₂X₄ canได้รับ: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H 2O
การเผาไหม้ของแอมโมเนียและตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยออกซิเจน
การออกซิเดชั่นของแอมโมเนียกับออกซิเจนมีคุณสมบัติบางประการ การออกซิเดชันมีสองประเภทที่แตกต่างกัน: ตัวเร่งปฏิกิริยา (พร้อมตัวเร่งปฏิกิริยา) แบบเร็ว (การเผาไหม้)
เมื่อเผาไหม้จะเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ซึ่งผลิตภัณฑ์คือโมเลกุลไนโตรเจนและน้ำ: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O ที่จุดไฟในตัวของแอมโมเนีย) ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันกับออกซิเจนยังเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน (ประมาณ 800 ᵒC หรือ 1472 ᵒF) แต่หนึ่งในผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะแตกต่างกัน: 4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O (ในที่ที่มีแพลตตินัมหรือออกไซด์ของเหล็ก แมงกานีส โครเมียม หรือโคบอลต์เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันคือ ออกไซด์ไนโตรเจน (II) และน้ำ)
พิจารณาการเกิดออกซิเดชันที่เป็นเนื้อเดียวกันของแอมโมเนียกับออกซิเจน การเกิดออกซิเดชันแบบจำเจที่ไม่สามารถควบคุมได้ของส่วนก๊าซแอมโมเนียเป็นปฏิกิริยาที่ค่อนข้างช้า ไม่ได้รายงานโดยละเอียด แต่ขีดจำกัดความสามารถในการติดไฟที่ต่ำกว่าของส่วนผสมแอมโมเนีย-อากาศที่ 25 ° C อยู่ที่ประมาณ 15% ในช่วงความดัน 1-10 บาร์และลดลงเมื่ออุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสมก๊าซเพิ่มขึ้น
ถ้า CNH~ เป็นเศษส่วนโมลของ NH3 ในส่วนผสมของแอมโมเนียในอากาศที่มีอุณหภูมิผสม (OC) จากข้อมูล CNH=0.15-0 จะเป็นดังนี้ ว่าขีดจำกัดความไวไฟต่ำ ดังนั้นจึงควรทำงานโดยมีขอบความปลอดภัยที่เพียงพอต่ำกว่าขีดจำกัดล่างตามกฎแล้วความสามารถในการติดไฟ ข้อมูลเกี่ยวกับการผสมแอมโมเนียกับอากาศมักจะไม่สมบูรณ์แบบ
คุณสมบัติทางเคมี
พิจารณาปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียกับไนตริกออกไซด์ ปฏิกิริยาเคมีทั่วไปกับแอมโมเนียโดยไม่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน:
- ปฏิกิริยากับน้ำ: NH₃ + H₂O=NH₄OH=NH₄⁺ + he⁻ (ปฏิกิริยาสามารถย้อนกลับได้เพราะแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ NH₄OH เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียร)
- ปฏิกิริยากับกรดทำให้เกิดเกลือปกติและเป็นกรด: NH₃ + HCl=NH₄Cl (เกิดเกลือแอมโมเนียมคลอไรด์ปกติ); 2NH₃ + H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄.
- ปฏิกิริยากับเกลือของโลหะหนักเพื่อสร้างสารเชิงซ้อน: 2NH₃ + AgCl=[Ag(NH₃)₂]Cl (สารประกอบเงินเชิงซ้อน (I) รูปแบบไดเอมีนคลอไรด์)
- ปฏิกิริยากับฮาโลอัลเคน: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (รูปแบบเมทิลแอมโมเนียมไฮโดรคลอไรด์คือแอมโมเนียมไอออนที่ถูกแทนที่ NH4=).
- ปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไล: 2NH₃ + 2K=2KNH₂ + H₂ (สร้างโพแทสเซียมเอไมด์ KNH₂ ไนโตรเจนไม่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชัน แม้ว่าปฏิกิริยาจะเป็นรีดอกซ์) ปฏิกิริยาเพิ่มเติมเกิดขึ้นในกรณีส่วนใหญ่โดยไม่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชัน (ทั้งหมดข้างต้น ยกเว้นสุดท้าย จำแนกตามประเภทนี้)
สรุป
แอมโมเนียเป็นสารที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม วันนี้มันตรงบริเวณพิเศษในชีวิตของเราเนื่องจากเราใช้ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ทุกวัน บทความนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับหลายๆ คนที่อยากรู้เกี่ยวกับสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา