Ең маңызды азот қосылыстарының бірі – аммиак. Физикалық қасиеттері бойынша бұл өткір, тұншықтырғыш иісі бар түссіз газ (бұл NH₃·H₂O аммоний гидроксидінің сулы ерітіндісінің иісі). Газ суда жақсы ериді. Сулы ерітіндіде аммоний әлсіз негіз болып табылады. Бұл химия өнеркәсібінің ең маңызды өнімдерінің бірі.
NH₃ жақсы тотықсыздандырғыш болып табылады, өйткені аммоний молекуласында азот ең төменгі тотығу дәрежесіне ие -3. Аммиактың көптеген сипаттамалары азот атомындағы жалғыз электрондар жұбымен анықталады - аммиакпен қосылу реакциялары оның қатысуына байланысты жүреді (бұл жалғыз жұп Протонның H⁺ бос орбитасында орналасқан).
Амиакты қалай алуға болады
Аммиакты алудың екі негізгі практикалық әдісі бар: бірі зертханада, екіншісі өнеркәсіпте.
Өнеркәсіптегі аммиак өндірісін қарастырайық. Молекулярлық азот пен сутегінің әрекеттесуі: N₂ + 2H₂=2NH₃(қайтымды реакция). Аммиак алудың бұл әдісі Хабер реакциясы деп аталады. Молекулалық азот пен сутегі әрекеттесуі үшін оларды 500 ᵒC немесе 932 ᵒF дейін қыздыру керек, 25-30 MPA қысымын құру керек. Катализатор ретінде кеуекті темір болуы керек.
Лабораторияда алу аммоний хлориді мен кальций гидроксиді арасындағы реакция: CA(OH)₂ + 2NH₄Cl=CaCl₂ + 2NH₄OH (NH₄OH өте әлсіз қосылыс болғандықтан бірден газ тәрізді NH₄ және суға ыдырайды: OH=аммиак NH₃ + H₂O).
Аммиакты тотығу реакциясы
Олар азоттың тотығу дәрежесінің өзгеруімен жүреді. Аммиак жақсы редуктор болғандықтан, оны ауыр металдарды оксидтерінен азайту үшін пайдалануға болады.
Металдың тотықсыздануы: 2NH₃ + 3CuO=3Cu + N₂ + 3H₂O (Мыс(II) оксиді аммиак қатысында қыздырылғанда қызыл мыс металы азаяды).
Күшті тотықтырғыштар (мысалы, галогендер) қатысында аммиактың тотығуы мына теңдеу бойынша жүреді: 2NH₃ + 3Cl₂=N₂ + 6HCl (бұл тотығу-тотықсыздану реакциясы қыздыруды қажет етеді). Сілтілік ортада аммиакқа калий перманганаты әсер еткенде молекулалық азоттың, калий перманганатының және судың түзілуі байқалады: 2NH₃ + 6KMnO₄+ 6KOH=6K₂MnO₄+ N₂ + 6H₂O.
Қатты қыздырғанда (1200 °C немесе 2192 ᵒF дейін) аммиак қарапайым заттарға ыдырауы мүмкін: 2NH₃=N₂ + 3H₂. 1000 oC немесе 1832 аммиак метанмен әрекеттеседі CH4: 2CH₄ + 2NH₃ + 3O₂=2HCN + 6H₂O (циан қышқылы және су). Аммиакты натрий гипохлоритімен тотықтыру арқылы гидразин H₂X₄алу: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H 2O
Амиактың жануы және оның оттегімен каталитикалық тотығуы
Амиактың оттегімен тотығуының белгілі бір ерекшеліктері бар. Тотығудың екі түрі бар: каталитикалық (катализатормен), жылдам (жану).
Жану кезінде тотығу-тотықсыздану реакциясы жүреді, оның өнімдері молекулалық азот пен су: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O аммиактың өздігінен тұтануы). Оттегімен каталитикалық тотығу қызған кезде де жүреді (шамамен 800 ᵒC немесе 1472 ᵒF), бірақ реакция өнімдерінің бірі әртүрлі: 4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O (платина немесе темір, марганец, хром сияқты оксидтері болған кезде) катализатор, тотығу өнімдері азот оксиді (II) және су).
Аммиактың оттегімен біртекті тотығуын қарастырайық. Аммиак газ бөлігінің бақыланбайтын монотонды тотығуы салыстырмалы түрде баяу реакция болып табылады. Бұл туралы егжей-тегжейлі хабарланбаған, бірақ аммиак-ауа қоспаларының 25 ° C температурадағы төменгі жанғыштық шегі 1-10 бар қысым диапазонында шамамен 15% құрайды және газ қоспасының бастапқы температурасы жоғарылаған сайын төмендейді.
Егер CNH~ ауа-аммиак қоспасындағы NH3 температурасы t араласқан (OC) мольдік үлесі болса, онда CNH=0,15-0 деректерінен шығады. жанғыштық шегі төмен. Сондықтан төменгі шектен төмен қауіпсіздіктің жеткілікті маржасымен жұмыс істеу орындытұтанғыштық, әдетте, аммиакты ауамен араластыру туралы деректер әдетте дұрыс емес.
Химиялық қасиеттері
Аммиактың азот оксидіне дейін контактілі тотығуын қарастырайық. Азоттың тотығу күйін өзгертпестен аммиакпен жүретін типтік химиялық реакциялар:
- Сумен реакция: NH₃ + H₂O=NH₄OH=NH₄⁺ + he⁻ (реакция қайтымды, өйткені аммоний гидроксиді NH₄OH тұрақсыз қосылыс).
- Қышқылдармен әрекеттесіп, қалыпты және қышқылды тұздар түзеді: NH₃ + HCl=NH₄Cl (қалыпты аммоний хлоридінің тұзы түзіледі); 2NH₃ + H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄.
- Ауыр металдардың тұздарымен комплекс түзу реакциясы: 2NH₃ + AgCl=[Ag(NH₃)₂]Cl (күмістің күрделі қосылыстары (I) диамин хлориді түзеді).
- Галолкандармен реакция: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (метиламмоний гидрохлоридінің формалары - алмастырылған аммоний ионы NH4=).
- Сілтілік металдармен реакция: 2NH₃ + 2K=2KNH₂ + H₂ (калий амидін KNH₂ түзеді; реакция тотығу-тотықсыздану болғанымен азот тотығу дәрежесін өзгертпейді). Қосылу реакциялары көп жағдайда тотығу дәрежесін өзгертпей жүреді (жоғарыда аталғандардың барлығы, соңғысынан басқасы осы түр бойынша жіктеледі).
Қорытынды
Аммиак - өнеркәсіпте белсенді қолданылатын танымал зат. Бүгінде ол біздің өмірімізде ерекше орын алады,өйткені біз оның өнімдерінің көпшілігін күнделікті қолданамыз. Бұл мақала бізді қоршаған нәрселер туралы білгісі келетіндер үшін пайдалы оқу болады.
