Een van die belangrikste stikstofverbindings is ammoniak. Volgens sy fisiese eienskappe is dit 'n kleurlose gas met 'n skerp, verstikkende reuk (dit is die reuk van 'n waterige oplossing van ammoniumhidroksied NH₃·H₂O). Die gas is hoogs oplosbaar in water. In waterige oplossing is ammonium 'n swak basis. Dit is een van die belangrikste produkte van die chemiese industrie.
NH₃ is 'n goeie reduksiemiddel, want in die ammoniummolekule het stikstof die laagste oksidasietoestand -3. Baie kenmerke van ammoniak word bepaal deur 'n paar enkele elektrone in die stikstofatoom - addisiereaksies met ammoniak vind plaas as gevolg van die teenwoordigheid daarvan (hierdie paar enkels is geleë op die vrye baan van die Proton H⁺).
Hoe om ammoniak te kry
Daar is twee hoof praktiese metodes vir die verkryging van ammoniak: een in die laboratorium, die ander in die industrie.
Oorweeg die produksie van ammoniak in die industrie. Interaksie van molekulêre stikstof en waterstof: N₂ + 2H₂=2NH₃(omkeerbare reaksie). Hierdie metode om ammoniak te verkry word die Haber-reaksie genoem. Vir molekulêre stikstof en waterstof om te reageer, moet hulle verhit word tot 500 ᵒC of 932 ᵒF, 'n MPA-druk van 25-30 moet opgebou word. Poreuse yster moet teenwoordig wees as 'n katalisator.
Ontvang in die laboratorium is 'n reaksie tussen ammoniumchloried en kalsiumhidroksied: CA(OH)₂ + 2NH₄Cl=CaCl₂ + 2NH₄OH (aangesien NH₄OH 'n baie swak verbinding is, ontbind dit onmiddellik in gasvormige ammoniak en water: NH₄OH NH₃ + H₂O).
Ammoniak-oksidasiereaksie
Hulle gaan voort met 'n verandering in die oksidasietoestand van stikstof. Aangesien ammoniak 'n goeie verkleiner is, kan dit gebruik word om swaar metale uit hul oksiede te verminder.
Metaalreduksie: 2NH₃ + 3CuO=3Cu + N₂ + 3H₂O (Wanneer koper(II)oksied in die teenwoordigheid van ammoniak verhit word, neem rooikopermetaal af).
Oksidasie van ammoniak in die teenwoordigheid van sterk oksideermiddels (byvoorbeeld halogene) vind plaas volgens die vergelyking: 2NH₃ + 3Cl₂=N₂ + 6HCl (hierdie redoksreaksie vereis verhitting). Wanneer dit aan kaliumpermanganaat op ammoniak in 'n alkaliese medium blootgestel word, word die vorming van molekulêre stikstof, kaliumpermanganaat en water waargeneem: 2NH₃ + 6KMnO₄+ 6KOH=6K₂MnO₄+ N₂ + 6H₂O.
Wanneer dit intensief verhit word (tot 1200 °C of 2192 ᵒF), kan ammoniak in eenvoudige stowwe ontbind: 2NH₃=N₂ + 3H₂. By 1000 oC of 1832 reageer ammoniak met metaan CH4: 2CH₄ + 2NH₃ + 3O₂=2HCN + 6H₂O (suursuursuur en water). Deur ammoniak met natriumhipochloriet te oksideer, kan hidrasien H₂X₄kry: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H 2O
Verbranding van ammoniak en die katalitiese oksidasie daarvan met suurstof
Oksidasie van ammoniak met suurstof het sekere kenmerke. Daar is twee verskillende tipes oksidasie: katalities (met 'n katalisator), vinnig (brandend).
Wanneer dit verbrand word, vind 'n redoksreaksie plaas, waarvan die produkte molekulêre stikstof en water is: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O selfontbranding van ammoniak). Katalitiese oksidasie met suurstof vind ook plaas wanneer dit verhit word (ongeveer 800 ᵒC of 1472 ᵒF), maar een van die reaksieprodukte is anders: 4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O (in die teenwoordigheid van platinum of oksiede van yster, mangaan, chroom of kob alt as 'n katalisator, die oksidasieprodukte is oksiedstikstof (II) en water).
Beskou die homogene oksidasie van ammoniak met suurstof. Onbeheerde eentonige oksidasie van die ammoniakgasgedeelte is 'n relatief stadige reaksie. Dit word nie in detail gerapporteer nie, maar die onderste vlambaarheidsgrens van ammoniak-lugmengsels by 25 ° C is ongeveer 15% in die drukreeks van 1-10 bar en neem af soos die aanvanklike temperatuur van die gasmengsel toeneem.
As CNH~ die molfraksie van NH3 in 'n lug-ammoniakmengsel met 'n temperatuur tgemeng (OC) is, dan volg dit uit die data CNH=0.15-0 dat die vlambaarheidsgrens laag is. Daarom is dit redelik om met 'n voldoende veiligheidsmarge onder die onderste limiet te werkontvlambaarheid, as 'n reël, data oor die vermenging van ammoniak met lug is dikwels ver van perfek.
Chemiese eienskappe
Oorweeg die kontakoksidasie van ammoniak tot stikstofoksied. Tipiese chemiese reaksies met ammoniak sonder om die stikstofoksidasietoestand te verander:
- Reaksie met water: NH₃ + H₂O=NH₄OH=NH₄⁺ + he⁻ (die reaksie is omkeerbaar omdat ammoniumhidroksied NH₄OH 'n onstabiele verbinding is).
- Reaksie met sure om normale en suur soute te vorm: NH₃ + HCl=NH₄Cl (normale ammoniumchloriedsout word gevorm); 2NH₃ + H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄.
- Reaksies met soute van swaar metale om komplekse te vorm: 2NH₃ + AgCl=[Ag(NH₃)₂]Cl (komplekse silwerverbindings (I) vorm diamienchloried).
- Reaksie met haloalkane: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (metielammoniumhidrochloriedvorme is die gesubstitueerde ammoniumioon NH4=).
- Reaksie met alkalimetale: 2NH₃ + 2K=2KNH₂ + H₂ (vorm kaliumamied KNH₂; stikstof verander nie die oksidasietoestand nie, alhoewel die reaksie redoks is). Addisiereaksies vind in die meeste gevalle plaas sonder om die oksidasietoestand te verander (al die bogenoemde, behalwe die laaste, word volgens hierdie tipe geklassifiseer).
Gevolgtrekking
Ammoniak is 'n gewilde stof wat aktief in die industrie gebruik word. Vandag neem dit 'n spesiale plek in ons lewe in,aangesien ons die meeste van sy produkte elke dag gebruik. Hierdie artikel sal nuttig wees vir baie wat wil weet oor wat ons omring.
