Nh3 класс

Nh3 класс Анемометр
Содержание
  1. Роль аммиака в биологических системах и болезнях человека
  2. Биосинтез
  3. В физиологии
  4. Экскреция
  5. Аммиак. Соли аммония
  6. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ АММИАКА, ЕГО ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
  7. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АММИАКА
  8. ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АММИАКА
  9. Физиологическое действие
  10. Биологическая роль
  11. В астрономии
  12. Межзвездное пространство
  13. Механизмы межзвездного образования
  14. Межзвездные механизмы разрушения
  15. , обнаруженных одной антенной
  16. Интерферометрические исследования
  17. Инфракрасное обнаружение
  18. Наблюдения за ближайшими темными облаками
  19. Области UC HII
  20. Внегалактическое обнаружение
  21. Структура
  22. Амфотеричность
  23. Самодиссоциация
  24. Combustio n
  25. Образование других соединений
  26. Аммиак как лиганд
  27. Производители аммиака
  28. Синтез и производство
  29. Процесс Габера-Боша
  30. Обнаружение и определение
  31. Газообразный аммиак
  32. Аммиачный азот (NH 3 -N)
  33. Расходные нормы на тонну аммиака
  34. Аммиак в медицине
  35. Жидкий аммиак в качестве растворителя
  36. Растворимость солей
  37. Растворы металлов
  38. Редокс-свойства жидкого аммиака

Роль аммиака в биологических системах и болезнях человека

Основные симптомы гипераммонемии (аммиак достигает токсичных концентраций).

Аммиак является как отходами метаболизма, так и входящим метаболизмом на протяжении биосфера. Это важный источник азота для живых систем. Хотя атмосферный азот изобилует (более 75%), немногие живые существа способны использовать этот атмосферный азот в его двухатомной форме, газ N 2. Следовательно, азотфиксация необходима для синтеза аминокислот, которые являются строительными блоками белка. Некоторые растения зависят от аммиака и других азотистых отходов, попадающих в почву в результате разложения. Другие, такие как азотфиксирующие бобовые, выигрывают от симбиотических отношений с ризобиями, которые производят аммиак из атмосферного азота.

Биосинтез

В некоторых организмах аммиак производится из атмосферного азота с помощью ферментов, называемых нитрогеназ. Общий процесс называется азотфиксацией. Интенсивные усилия были направлены на понимание механизма биологической фиксации азота; Научный интерес к этой проблеме мотивирован необычной структурой активного центра фермента, который состоит из ансамбля Fe 7 MoS 9.

Аммиак – это также продукт метаболизма аминокислоты дезаминирования, катализируемого ферментами, такими как глутаматдегидрогеназа 1. Выделение аммиака часто встречается у водных животных. У людей он быстро превращается в мочевину, которая гораздо менее токсична, особенно в основную. Эта мочевина является основным компонентом сухой массы мочи. Большинство рептилий, птиц, насекомых и улиток выделяют мочевую кислоту исключительно в виде азотистых отходов.

В физиологии

Аммиак также играет роль как в нормальной, так и в аномальной физиологии животных . Он биосинтезируется посредством нормального метаболизма аминокислот и токсичен в высоких концентрациях. печень преобразует аммиак в мочевину посредством серии реакций, известных как цикл мочевины. Дисфункция печени, такая как наблюдаемая при циррозе, может привести к повышенному содержанию аммиака в крови (гипераммониемия ). Точно так же дефекты ферментов, ответственных за цикл мочевины, таких как орнитинтранскарбамилаза, приводят к гипераммониемии. Гипераммонемия способствует спутанности сознания и коме печеночной энцефалопатии, а также неврологическим заболеваниям, часто встречающимся у людей с дефектами цикла мочевины и органической ацидурией.

Аммиак важен для нормального кислотно-щелочной баланс животного происхождения. После образования аммония из глутамина, α-кетоглутарат может разлагаться с образованием двух ионов бикарбоната, которые затем становятся доступными в качестве буферов для пищевых кислот. Аммоний выводится с мочой, что приводит к чистой потере кислоты. Аммиак может сам диффундировать через почечные канальцы, соединяться с ионом водорода и, таким образом, обеспечивать дальнейшее выведение кислоты.

Экскреция

Ионы аммония являются токсичными отходами метаболизм у животных. У рыб и водных беспозвоночных он выделяется непосредственно в воду. У млекопитающих, акул и амфибий он превращается в цикле мочевины в мочевину, поскольку он менее токсичен и может храниться более эффективно. У птиц, рептилий и наземных улиток метаболический аммоний превращается в мочевую кислоту, которая является твердой и поэтому может выводиться с минимальными потерями воды.

Nh3 класс

Контрольные диапазоны для анализов крови, для сравнения содержание аммиака в крови (показано желтым рядом с серединой) с другими компонентами

Аммиак. Соли аммония

Ключевые слова конспекта: аммиак, строение молекулы, свойства, соли аммония, запах аммиака, гипс, азотная кислота, мочевина.

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ АММИАКА,
ЕГО ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Водородным соединением азота является аммиак NH3. Аммиак – вещество молекулярного строения. Его электронная и графическая формулы изображены на рисунке.

Nh3 класс

В молекуле NH3 тип химической связи – ковалентный полярный. Электронная плотность смещена к атому азота, на атоме азота – частичный отрицательный заряд δ–, на атомах водорода – частичный положительный заряд δ+.

В молекуле аммиака одинарные связи, так как на атоме азота в молекуле NH3 имеется неподелённая электронная пара. Выступая в качестве донора электронной пары, атом азота может участвовать в образовании по донорно–акцепторному механизму четвёртой ковалентной связи с другими атомами или ионами, обладающими электроноакцепторными свойствами. Именно поэтому аммиак реагирует с кислотами. Молекула аммиака способна присоединять протон (или ион гидроксония). При этом возникает четвёртая ковалентная связь с атомом водорода по донорно–акцепторному механизму. В результате образуется ион аммония:

Nh3 класс

При обычных условиях аммиак – бесцветный газ с резким характерным раздражающим запахом. Aммиaк легче воздуха.

Аммиак кипит при температуре –33,3 °С, его температура плавления –77,7 °С. Аммиaк легко сжижается при охлаждении и повышении давления. Он обладает чрезвычайно высокой растворимостью в воде: в одном объёме воды растворяется около 1200 объёмов аммиака при 0 °С, а при +20 °С – 700 объёмов. Разбавленные растворы аммиака (3–10%) называются нашатырным спиртом, концентрированные растворы (18,5–25%) – аммиачной водой.

При работе с аммиаком надо помнить, что даже незначительное содержание его приводит к раздражению слизистой оболочки носа, горла и т. д.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АММИАКА

Рассмотрим химические свойства аммиака с позиций окислительно-восстановительных и кислотно-основных взаимодействий.

В молекуле аммиака азот находится в низшей степени окисления (–3), поэтому за счёт азота аммиак обладает только восстановительными свойствами.

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

Nh3 класс

В присутствии катализатора (сплав Pt и Rh) NH3 окисляется кислородом с образованием NO:

Nh3 класс

Этот процесс является одной из стадий промышленного получения азотной кислоты.

Аммиаком можно восстановить некоторые неактивные металлы или металлы средней активности из их оксидов:

Nh3 класс

В кислотно-основных взаимодействиях аммиак проявляет основные свойства. Он взаимодействует с кислотами с образованием солей аммония:

  • NH3 + НCl = NH4Cl (хлорид аммония)
  • 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 (сульфат аммония)
  • NH3 + H2SO4 = NH4HSO4 (гидросульфат аммония)

При растворении аммиака в воде устанавливается следующая совокупность равновесных состояний:

Nh3 класс

Поэтому водные растворы аммиака имеют щелочную реакцию.

ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АММИАКА

Промышленным способом получения аммиака является его синтез из азота и водорода:

Nh3 класс

Сырьём является азот, полученный перегонкой жидкого воздуха, и водород, чаще всего получаемый разложением природного газа. Оптимальные условия проведения реакции: t° ≈ 500 °С, р ≈ 1000 атм, катализатор – губчатое железо с добавками (промоторами) К2O, Al2O3. В таких условиях выход аммиака составляет около 50%.

Лабораторным способом получения аммиака является взаимодействие солей аммония со щелочами при нагревании:

Nh3 класс

Эта реакция также является качественной реакцией на ион аммония. Её признак – появление запаха аммиака.

Образовавшийся аммиак хорошо растворяется в воде. Для получения аммиака в лаборатории лучше брать сульфат аммония и гидроксид кальция, тогда образующийся сульфат кальция связывает воду, образуется гипс – CaSO4 • 2H2O. Иногда вместо щёлочи используется натронная известь – смесь СаО и NaOH. Реакцию ведут при нагревании:

(NH4)2SO4 + Са(ОН)2 = CaSO4 + 2NH3↑ + 2H2O

Аммиак применяется для получения азотной кислоты HNO3, мочевины (H2N–СО–NH2) – ценного удобрения, для получения соды (Na2CO3) по аммиачному методу, для аминирования органических веществ. Жидкий аммиак и его водные растворы используются как жидкие удобрения. Аммиак применяется как хладагент в холодильниках (NH3 легко сжижается, а затем испаряется с поглощением большого количества теплоты). В медицине используется 10%-й раствор – нашатырный спирт.

Соли аммония, как и другие соли, являются ионными соединениями, образованными катионами аммония NH4+ и анионами кислотных остатков. По многим свойствам соли аммония похожи на соли натрия и калия. При обычных условиях это твёрдые кристаллические вещества, бесцветные, если анион кислотного остатка не обусловливает какую–либо окраску.

Соли аммония разлагаются при нагревании. Состав продуктов реакции термического разложения зависит от природы кислотного остатка (аниона):

а) если соль аммония образована летучей кислотой и её анион не является сильным окислителем, то такая соль полностью разлагается с образованием соответствующих газов:

Nh3 класс

б) если в состав соли аммония входит анион, обладающий окислительной способностью, то при нагревании происходит окислительно–восстановительная реакция. Так, при нагревании нитрата или нитрита аммония происходит конпропорционирование (в результате степени окисления азота «сходятся»):

Nh3 класс

А нагревание дихромата аммония приводит к образованию оксида хрома(III), эту реакцию часто используют для имитации «вулканчика»:

Nh3 класс

Соли аммонию реагируют со щелочами с образованием аммиака:

Nh3 класс

Данную реакцию можно рассматривать как качественную на наличие ионов аммония. При нагревании аммиак улетучивается за счёт уменьшения его растворимости. Это легко определяется по характерному запаху аммиака и по окрашиванию влажной лакмусовой бумаги в синий цвет.

Nh3 класс

Конспект урока «Аммиак. Соли аммония».

Физиологическое действие

Nh3 класс

Аммиак токсичен. 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 человек и воспринимает 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 (ПДКр.з.) составляет 20 мг/м³. В атмосферном воздухе населённых пунктов и в жилых помещениях среднесуточная концентрация аммиака (ПДКс.с.) не должна превышать 0,04 мг/м³. Максимальная разовая концентрация в атмосфере — 0,2 мг/м³. Таким образом, ощущение запаха аммиака свидетельствует о превышении допустимых норм.

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 — буллёзный дерматит. 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.

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

Про анемометры:  Samsung b2100 xplorer купить в интернет магазине

Биологическая роль

Nh3 класс

Основные симптомы гипераммониемии (повышения уровня эндогенного аммиака до токсических концентраций).

Аммиак является важным источником азота для живых организмов. Несмотря на высокое содержание свободного азота в атмосфере (более 75 %), очень мало живых существ способны использовать свободный, нейтральный двухатомный азот атмосферы, газ . Поэтому для включения азота атмосферы в биологический оборот, в частности в синтез аминокислот и нуклеотидов, необходим процесс, который называется «азотфиксацией». Некоторые растения зависят от доступности аммиака и других нитрогенных соединений, образующихся в почве в результате разложения органических (растительных и животных) остатков. Другие, такие как бобовые, используют преимущества симбиоза с азотфиксирующими бактериями (ризобиями), которые способны синтезировать аммиак из атмосферного азота с помощью ферментов, называемых нитрогеназами. И хотя маловероятно, что когда-либо будут изобретены биомиметические методы, способные конкурировать по производительности с химическими методами производства аммиака из азота, тем не менее, учёные прилагают большие усилия к тому, чтобы как можно лучше понять механизмы биологической фиксации азота. Научный интерес к этой проблеме отчасти мотивируется необычной структурой активного каталитического центра азотфиксирующего фермента (нитрогеназы), которая содержит необычный биметаллический молекулярный ансамбль .

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). У млекопитающих, включая человека, аммиак обычно быстро превращается в мочевину, которая гораздо менее токсична и, в частности, имеет менее щелочную реакцию и меньшую реакционную способность в качестве восстановителя. Мочевина является основным компонентом сухого остатка мочи. Большинство птиц, пресмыкающихся, насекомых, паукообразных, однако, выделяют в качестве основного нитрогенного остатка не мочевину, а мочевую кислоту.

Аммиак также играет важную роль как в нормальной, так и в патологической физиологии животных. 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. Нарушение функции печени, такое, например, какое наблюдается при циррозе печени, может приводить к нарушению способности печени обезвреживать аммиак и образовывать из него мочевину, и, как следствие, к повышению уровня аммиака в крови, состоянию, называемому гипераммониемия. К аналогичному результату — повышению уровня свободного аммиака в крови и развитию гипераммониемии — приводит наличие врождённых генетических дефектов в ферментах цикла мочевины, таких, например, как орнитин-карбамилтрансфераза. К тому же результату может приводить нарушение выделительной функции почек при тяжёлой почечной недостаточности и уремии: вследствие задержки выделения мочевины её уровень в крови возрастает настолько, что «цикл мочевины» начинает работать «в обратную сторону» — избыток мочевины гидролизуется обратно почками в аммиак и углекислый газ, и, как следствие, уровень аммиака в крови возрастает. Гипераммониемия привносит свой вклад в нарушения сознания и развитие сопорозных и коматозных состояний при печёночной энцефалопатии и уремии, а также в развитие неврологических нарушений, часто наблюдаемых у больных с врождёнными дефектами ферментов цикла мочевины или с органическими ацидуриями.

Менее выраженная, однако клинически существенная, гипераммониемия может наблюдаться при любых процессах, при которых наблюдается повышенный катаболизм белков, например, при обширных ожогах, синдроме сдавления или размозжения тканей, обширных гнойно-некротических процессах, гангрене конечностей, сепсисе и т. д., а также при некоторых эндокринных нарушениях, таких, как сахарный диабет, тяжёлый тиреотоксикоз. Особенно высока вероятность возникновения гипераммониемии при этих патологических состояниях в тех случаях, когда патологическое состояние, помимо повышенного катаболизма белков, вызывает также выраженное нарушение детоксицирующей функции печени или выделительной функции почек.

Аммиак важен для поддержания нормального кислотно-щелочного баланса крови. После образования аммиака из глютамина, альфа-кетоглутарат может быть далее расщеплён с образованием двух молекул гидрокарбоната, которые затем могут использоваться как буфер для нейтрализации кислот, поступающих с пищей. Полученный из глютамина аммиак затем выделяется с мочой (как непосредственно, так и в виде мочевины), что, с учётом образования двух молекул бикарбоната из кетоглутарата, приводит в сумме к потере кислот и сдвигу pH крови в щелочную сторону. Кроме того, аммиак может диффундировать через почечные канальцы, соединяться с ионом водорода и экскретироваться совместно с ним (  + H+ ⟶ NH4+ ), и тем самым ещё больше способствовать выведению кислот из организма.

Аммиак и ионы аммония являются токсическим побочным продуктом метаболизма у животных. У рыб и водных беспозвоночных аммиак выделяется непосредственно в воду. У млекопитающих (включая водных млекопитающих), земноводных и у акул аммиак в цикле мочевины преобразуется в мочевину, поскольку мочевина гораздо менее токсична, менее химически реакционноспособна и может более эффективно «храниться» в организме до момента возможности её выделения. У птиц и пресмыкающихся (рептилий) аммиак, образовавшийся в процессе метаболизма, преобразуется в мочевую кислоту, которая является твёрдым остатком и может быть выделена с минимальными потерями воды.

В астрономии

Nh3 класс

Аммиак встречается в атмосферах внешних планет-гигантов, таких как Юпитер (0,026% аммиак), Сатурн (0,012% аммиака), а также в атмосферах и льдах Урана и Нептуна.

Аммиак был обнаружен в атмосферах планет-гигантов, включая Юпитер, а также другие газы, такие как метан, водород и гелий. Внутри Сатурна могут быть замороженные кристаллы аммиака. Естественно, он обнаружен на Деймосе и Фобосе – двух лунах Марса.

Межзвездное пространство

Аммиак был впервые обнаружен в межзвездном пространстве в 1968 году. на основе микроволнового излучения из направления галактического ядра. Это была первая многоатомная молекула, обнаруженная таким образом. Чувствительность молекулы к широкому диапазону возбуждений и легкость, с которой ее можно наблюдать в ряде областей, сделали аммиак одной из наиболее важных молекул для исследования молекулярных облаков. Относительная интенсивность линий аммиака может использоваться для измерения температуры излучающей среды.

Были обнаружены следующие изотопные формы аммиака:

NH3, NH 3, NH 2D, NHD 2 и ND 3

. трижды дейтерированного аммиака было сочтено неожиданностью, поскольку дейтерия относительно мало. Считается, что низкотемпературные условия позволяют этой молекуле выживать и накапливаться.

С момента своего межзвездного открытия NH 3 оказался бесценным спектроскопическим инструментом в исследовании межзвездного пространства. Средняя. Благодаря большому количеству переходов, чувствительных к широкому диапазону условий возбуждения, NH 3 был широко обнаружен астрономически – о его обнаружении сообщалось в сотнях журнальных статей. Ниже приведен образец журнальных статей, в которых освещается диапазон детекторов, которые использовались для идентификации аммиака.

Изучение межзвездного аммиака сыграло важную роль в ряде областей исследований в последние несколько десятилетий. Некоторые из них описаны ниже и в основном связаны с использованием аммиака в качестве межзвездного термометра.

Механизмы межзвездного образования

Все другие предлагаемые реакции образования имеют константы скорости на 2-13 порядков меньше, что делает их вклад в содержание аммиака относительно незначительным. В качестве примера незначительного вклада, который играют другие реакции пласта, реакция:

Некоторые из других возможных реакций образования:

Межзвездные механизмы разрушения

Всего предложено 113 реакций, ведущих к разрушению NH 3. Из них 39 были включены в обширные таблицы химического состава соединений C, N и O. Обзор межзвездного аммиака приводит следующие реакции в качестве основных механизмов диссоциации:

, обнаруженных одной антенной

Радионаблюдения NH 3 с помощью 100-м радиотелескопа Эффельсберг показывают, что Линия аммиака разделяется на две составляющие – фоновый гребень и неразрешенную сердцевину. Фон хорошо соответствует местоположениям, ранее обнаруженным CO. 25-метровый телескоп Чилболтон в Англии обнаружил радиосигнатуры аммиака в областях H II, HNH 2O мазерах, объектах HH и других связанных объектах. со звездообразованием. Сравнение ширины линий излучения показывает, что турбулентные или систематические скорости не увеличиваются в центральных ядрах молекулярных облаков.

Микроволновое излучение аммиака наблюдалось у нескольких галактических объектов, включая W3 (OH), Орион A, W43, W51 и пять источников в центре Галактики. Высокий уровень обнаружения указывает на то, что это обычная молекула в межзвездной среде и что в галактике часто встречаются области с высокой плотностью.

Интерферометрические исследования

VLA наблюдения NH 3 в семи регионах с высокоскоростными газовыми потоками выявили конденсацию менее 0,1 пк в L1551, S140 и Cepheus A. У Cepheus A обнаружены три отдельных сгущения, одно из которых имеет сильно вытянутую форму. Они могут играть важную роль в создании биполярного оттока в этом регионе.

Внегалактический аммиак был визуализирован с помощью VLA в IC 342. Горячий газ имеет температуру выше 70 К, что было определено из соотношений линий аммиака и, по-видимому, тесно связано с самыми внутренними частями ядерной полосы, наблюдаемой в CO. NH 3 также контролировалось VLA по отношению к образцу. четырех галактических сверхкомпактных областей HII: G9.62 + 0.19, G10.47 + 0.03, G29.96-0.02 и G31.41 + 0.31. На основании диагностики температуры и плотности сделан вывод, что в целом такие сгустки, вероятно, являются местами массивного звездообразования на ранней стадии эволюции до появления сверхкомпактной области HII.

Инфракрасное обнаружение

Поглощение твердым аммиаком на 2,97 мкм было зарегистрировано межзвездными зернами в объекте Беклина-Нойгебауэра и, вероятно, также в NGC 2264-IR. Это обнаружение помогло объяснить физическую форму ранее плохо изученных и связанных линий поглощения льда.

Спектр диска Юпитера был получен с помощью воздушной обсерватории Койпера, покрывающей расстояние от 100 до 300 см. спектральный диапазон. Анализ спектра дает информацию о глобальных средних свойствах газообразного аммиака и аммиачной ледяной дымки.

Всего было исследовано 149 положений темных облаков на предмет наличия «плотных ядер» с использованием (J, K) = (1,1) вращающаяся инверсионная линия NH 3. Как правило, сердечники не имеют сферической формы с соотношением сторон от 1,1 до 4,4. Также обнаружено, что ядра со звездами имеют более широкие линии, чем ядра без звезд.

Аммиак был обнаружен в туманности Дракона и в одном или, возможно, двух молекулярных облаках, которые связаны с высокоширотные галактические инфракрасные перистые облака. Открытие важно, потому что они могут представлять собой места рождения звезд B-типа металличности населения I в галактическом гало, которые могли быть перенесены в галактический диск.

Наблюдения за ближайшими темными облаками

Уравновешивая и стимулированное излучение со спонтанным излучением, можно построить соотношение между температурой возбуждения и плотностью. Более того, поскольку переходные уровни аммиака могут быть аппроксимированы двухуровневой системой при низких температурах, этот расчет довольно прост. Это предположение может быть применено к темным облакам, регионам, предположительно имеющим чрезвычайно низкие температуры, и возможным местам для будущего звездообразования. Обнаружение аммиака в темных облаках показывает очень узкие линии, свидетельствующие не только о низких температурах, но и о низком уровне турбулентности внутри облаков. Расчет отношения линий обеспечивает измерение температуры облака, которое не зависит от предыдущих наблюдений за CO. Наблюдения за аммиаком согласовывались с измерениями CO при температурах вращения ≈10 К. С его помощью можно определить плотности, которые, по расчетам, составляют от 10 до 10 см в темных облаках. Картирование NH 3 дает типичные размеры облаков 0,1 pc и массы около 1 солнечной массы. Эти холодные плотные ядра – места будущего звездообразования.

Про анемометры:  Windscribe VPN 1.1 для Android [Скачать бесплатно]

Области UC HII

Сверхкомпактные области HII являются одними из лучших индикаторов звездообразования большой массы. Плотный материал, окружающий области UCHII, вероятно, в основном молекулярный. Поскольку полное изучение массивного звездообразования обязательно включает облако, из которого образовалась звезда, аммиак является неоценимым инструментом в понимании этого окружающего молекулярного материала. Поскольку этот молекулярный материал может быть пространственно разрешен, можно ограничить источники нагрева / ионизации, температуры, массы и размеры областей. Компоненты скорости с доплеровским смещением позволяют разделить отдельные области молекулярного газа, которые могут отслеживать истечения и горячие ядра, возникающие из формирующихся звезд.

Внегалактическое обнаружение

Аммиак был обнаружен во внешних галактиках, и, одновременно измеряя несколько линий, можно напрямую измерить температуру газа в этих галактиках. Соотношения линий означают, что температура газа теплая (≈50 К), происходящая из плотных облаков размером в десятки пк. Эта картина согласуется с картиной в нашей галактике Млечный Путь – горячие плотные молекулярные ядра образуются вокруг вновь формирующихся звезд, заключенных в более крупные облака молекулярного материала в масштабе нескольких сотен пк (гигантские молекулярные облака; GMC).

Аммиак – это бесцветный газ с характерным резким запахом. Он на легче воздуха, его плотность в 0,589 раза больше, чем у воздуха. Он легко сжижается из-за сильной водородной связи между молекулами; жидкость кипит при -33,3 ° C (-27,94 ° F) и замерзает до белых кристаллов при -77,7 ° C (-107,86 ° F).

Аммиак может быть легко дезодорирован путем взаимодействия его с бикарбонатом натрия или уксусной кислотой. Обе эти реакции образуют соль аммония без запаха.

Симметрия кристалла кубическая, символ Пирсона cP16, пространственная группа P213 №198, постоянная решетки 0,5125 nm.

Жидкость аммиак обладает сильной ионизирующей способностью, отражающей его высокую ε, равную 22. Жидкий аммиак имеет очень высокое стандартное изменение энтальпии испарения (23,35 кДж. / моль, ср. вода 40,65 кДж / моль, метан 8,19 кДж / моль, фосфин 14,6 кДж / моль) и поэтому могут использоваться в лабораториях в неизолированных сосудах без дополнительных охлаждение. См. жидкий аммиак как растворитель.

Аммиак легко растворяется в воде. В водном растворе его можно выгнать кипячением. Водный раствор аммиака является основным. Максимальная концентрация аммиака в воде (насыщенный раствор ) имеет плотность 0,880 г / см и часто известна как «аммиак 0,880».

Аммиак не горит легко и не поддерживает горение, за исключением узких топливно-воздушных смесей, содержащих 15–25% воздуха. При смешивании с кислородом он горит бледным желтовато-зеленым пламенем. Возгорание происходит, когда хлор переходит в аммиак с образованием азота и хлористого водорода ; если хлор присутствует в избытке, то также образуется взрывоопасный трихлорид азота (NCl 3).

При высокой температуре и в присутствии подходящего катализатора аммиак разлагается на составляющие элементы. Разложение аммиака – это слегка эндотермический процесс, требующий 5,5 ккал / моль аммиака, и дает водород и газообразный азот. Аммиак также может использоваться в качестве источника водорода для кислотных топливных элементов, если непрореагировавший аммиак может быть удален. Катализаторы из рутения и платины оказались наиболее активными, тогда как катализаторы из никеля на носителе были менее активными.

Структура

Молекула аммиака имеет тригонально-пирамидальную форму, как предсказано теория отталкивания электронных пар валентных оболочек (теория VSEPR) с экспериментально определенным валентным углом 106,7 °. Центральный атом азота имеет пять внешних электронов с дополнительным электроном от каждого атома водорода. Это дает в общей сложности восемь электронов или четыре пары электронов, расположенных тетраэдрически. Три из этих электронных пар используются в качестве пар связи, в результате чего остается одна неподеленная пара электронов. Неподеленная пара отталкивается сильнее, чем пары связей, поэтому валентный угол составляет не 109,5 °, как ожидалось для правильного тетраэдрического расположения, а 106,7 °. Эта форма придает молекуле дипольный момент и делает ее полярной. Полярность молекулы, и особенно ее способность образовывать водородные связи, делает аммиак хорошо смешиваемым с водой. Неподеленная пара превращает аммиак в основание, акцептор протонов. Аммиак умеренно щелочной; 1,0 М водный раствор имеет pH 11,6, и если к такому раствору добавить сильную кислоту до тех пор, пока раствор не станет нейтральным (pH = 7), 99,4% молекул аммиака будут протонированы. Температура и соленость также влияют на долю NH 4. Последний имеет форму правильного тетраэдра и является изоэлектронным с метаном.

Амфотеричность

Одним из наиболее характерных свойств аммиака является его основность. Аммиак считается слабым основанием. Он соединяется с кислотами с образованием солей ; таким образом, с соляной кислотой он образует хлорид аммония (соляной аммиак); с азотной кислотой, нитратом аммония и т. д. Совершенно сухой аммиак не сочетается с идеально сухим хлористым водородом ; влажность необходима, чтобы вызвать реакцию. В качестве демонстрационного эксперимента открытые бутылки с концентрированным аммиаком и соляной кислотой производят облака хлорида аммония, которые, кажется, появляются «из ничего», когда соль образуется там, где встречаются два диффузных облака молекул, где-то между двумя бутылками.

Соли, образующиеся при воздействии аммиака на кислоты, известны как соли аммония , и все они содержат ион аммония (NH 4).

Хотя Аммиак хорошо известен как слабое основание, он также может действовать как чрезвычайно слабая кислота. Это протонное вещество, способное образовывать амиды (которые содержат ион NH 2). Например, литий растворяется в жидком аммиаке с образованием раствора амида лития :

Самодиссоциация

Подобно воде, аммиак подвергается молекулярной автоионизации с образованием своих конъюгатов кислоты и основания :

2 NH. 3⇌ NH. 4+ NH. 2

Combustio n

Сгорание аммиака до азота и воды экзотермическое :

стандартная энтальпия изменение горения, ΔH ° c, выраженное на моль аммиака и с конденсацией образовавшейся воды, составляет -382,81 кДж / моль. Диназот является термодинамическим продуктом горения: все оксиды азота нестабильны по отношению к N 2 и O 2, что является принципом, лежащим в основе каталитического действия . конвертер. Оксиды азота могут образовываться в виде кинетических продуктов в присутствии подходящих катализаторов, что имеет большое промышленное значение при производстве азотной кислоты :

Последующая реакция приводит к NO 2:

Сжигание аммиака на воздухе очень затруднено в отсутствие катализатор (такой как платина сетка или теплый оксид хрома (III) ) из-за относительно низкой теплоты сгорания, более низкой скорости ламинарного горения, высокой температуры самовоспламенения, высокой теплота парообразования и узкий диапазон воспламеняемости. Однако недавние исследования показали, что эффективное и стабильное сжигание аммиака может быть достигнуто с использованием вихревых камер сгорания, тем самым возрождая исследовательский интерес к аммиаку как топливу для производства тепловой энергии. Диапазон воспламеняемости аммиака в сухом воздухе составляет 15,15–27,35%, а при 100% относительной влажности воздуха – 15,95–26,55%. Для изучения кинетики горения аммиака требуется подробный надежный механизм реакции, однако знание химической кинетики аммиака во время процесса горения является сложной задачей.

Образование других соединений

В органической химии, аммиак может действовать как нуклеофил в реакциях замещения. Амины могут быть образованы реакцией аммиака с алкилгалогенидами, хотя образующаяся группа -NH 2 также является нуклеофильной, и вторичные и третичные амины часто образуются в виде побочные продукты. Избыток аммиака помогает свести к минимуму множественное замещение и нейтрализует образующийся галогенид водорода. Метиламин коммерчески получают реакцией аммиака с хлорметаном, и реакцию аммиака с 2-бромпропановой кислотой использовали для получения рацемического аланина. с выходом 70%. Этаноламин получают реакцией раскрытия цикла с оксидом этилена : иногда реакции позволяют идти дальше с получением диэтаноламина и триэтаноламина.

Амиды могут быть получены реакцией аммиака с производными карбоновой кислоты. Ацилхлориды являются наиболее реакционноспособными, но аммиак должен присутствовать, по крайней мере, в двукратном избытке, чтобы нейтрализовать образующийся хлористый водород. Сложные эфиры и ангидриды также реагируют с аммиаком с образованием амидов. Аммониевые соли карбоновых кислот могут быть дегидратированы до амидов, если отсутствуют термочувствительные группы: требуется температура 150–200 ° C.

Водород в аммиаке подвержен замене множеством заместителей. При нагревании с натрием он превращается в содамид, NaNH 2. С хлором образуется монохлорамин.

Пятивалентный аммиак известен как -амин или, чаще, гидрид аммония. Это твердое кристаллическое вещество стабильно только при высоком давлении и при нормальных условиях снова разлагается на трехвалентный аммиак и газообразный водород. Это вещество когда-то было исследовано как возможное твердое ракетное топливо в 1966 году.

Аммиак как лиганд

Амминный лиганд, связанный с ионом металла, заметно более кислый, чем свободная молекула аммиака, хотя депротонирование в водном растворе по-прежнему встречается редко. Одним из примеров является реакция Каломеля, в которой образующееся соединение амидомертути (II) очень нерастворимо.

Аммиак образует аддукты 1: 1 с различными кислотами Льюиса, такими как I 2, фенол и Al (CH 3)3. Аммиак является твердым основанием, и его параметры EC равны E B = 2,31 и C B = 2,04. Его относительная донорская сила в отношении ряда кислот по сравнению с другими основаниями Льюиса может быть проиллюстрирована графиками CB.

Производители аммиака

Производители аммиака в России

На долю России приходится около 9 % мирового выпуска аммиака. Россия — один из крупнейших мировых экспортёров 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). Производство аммиака в России сконцентрировано в Приволжском федеральном округе (46 % по итогам 2014 года). Далее следуют Центральный федеральный округ (23 %) и Северо-Западный федеральный округ (16 %).

Порядка 25 % российского производства аммиака отправляется на экспорт. Так, в 2014 году объём российского экспорта аммиака (по данным ФТС) составил составил 3,6 млн тонн (+6 % к 2013 году) на сумму 1,6 млрд долл. США.

Ключевыми странами-получателями в 2014 году стали Украина, Финляндия и Литва.

Производители аммиака на Украине

Синтез и производство

Тенденции производства аммиака между 1947 и 2007 годами

Аммиак является одним из наиболее производимых неорганических химикатов, мировое производство которого составило 175 миллионов тонн в 2018 году. На Китай приходилось 28,5% этого объема, за ним следуют Россия с 10,3%, США с 9,1%, и Индия – 6,7%.

Перед началом Первой мировой войны большая часть аммиака была получена сухой перегонкой азотистых продуктов растительного и животного происхождения, включая верблюжий навоз, где он был дистиллирован восстановлением азотистой кислоты и нитритов водородом; кроме того, он был получен перегонкой угля, а также разложением солей аммония щелочными гидроксидами, такими как негашеная известь :

Про анемометры:  Комбинированный котел газ дрова: виды, дровяной и газовый котел, газ твердое топливо, газово дровяной, отопительный котел на дровах и газе, на твердом топливе

Для мелкомасштабного лабораторного синтеза можно нагреть мочевину и гидроксид кальция :

Процесс Габера-Боша

Для массового производства аммиака в основном используется процесс Габера – Боша, газофазная реакция между водородом (H 2) и азотом (N 2) при умеренно повышенной температуре (450 ° C) и высоком давлении (100 стандартных атмосфер (10 МПа)):

Эта реакция является экзотермической и приводит к пониженной энтропии, что означает, что реакция предпочтительна при более низких температурах и более высоких давлениях. Это делает его трудным и дорогостоящим, поскольку более низкие температуры приводят к более медленной кинетике реакции (следовательно, более медленной скорости реакции ), а для высокого давления требуются высокопрочные сосуды высокого давления, которые не ослабляются по водородной хрупкости. Кроме того, двухатомный азот связан исключительно прочной тройной связью, что делает его довольно инертным. Как выход, так и эффективность процесса Габера-Боша низкие, а это означает, что произведенный аммиак необходимо непрерывно отделять и извлекать, чтобы реакция протекала с заметной скоростью. В сочетании с энергией, необходимой для производства водорода и очищенного атмосферного азота, производство аммиака является очень энергоемким процессом, потребляющим от 1 до 2% мировой энергии, 3% глобальных выбросов углерода и от 3 до 5%. потребления природного газа.

Обнаружение и определение

Аммиак и соли аммония могут быть легко обнаружены в очень мелких следах путем добавления раствора Несслера, который дает отчетливую желтую окраску в наличие малейшего следа аммиака или солей аммония. Количество аммиака в солях аммония можно оценить количественно путем отгонки солей с гидроксидом натрия или калия, при этом выделившийся аммиак абсорбируется в известном объеме стандартной серной кислоты. и затем определяли избыток кислоты объемно ; или аммиак может быть абсорбирован соляной кислотой и образовавшийся таким образом хлорид аммония осаждается в виде гексахлороплатината аммония, (NH 4)2PtCl 6.

Газообразный аммиак

Серные палочки сжигаются для обнаружения небольших утечек в промышленных системах охлаждения аммиака. Большие количества могут быть обнаружены путем нагревания солей с помощью едкой щелочи или негашеной извести, когда сразу становится очевидным характерный запах аммиака. Аммиак – это раздражитель и раздражение усиливаются с концентрацией; допустимый предел воздействия составляет 25 частей на миллион, а смертельный исход превышает 500 частей на миллион. Более высокие концентрации практически не обнаруживаются обычными детекторами, тип детектора выбирается в соответствии с требуемой чувствительностью (например, полупроводниковые, каталитические, электрохимические). Голографические сенсоры были предложены для определения концентраций до 12,5% по объему.

Аммиачный азот (NH 3 -N)

Аммиачный азот (NH 3 -N) – обычная мера y используется для проверки количества ионов аммония, полученных естественным путем из аммиака и возвращенных в аммиак в результате органических процессов в воде или сточных жидкостях. Это показатель, используемый в основном для количественной оценки значений в системах очистки сточных вод и водоочистки, а также для оценки состояния природных и искусственных запасов воды. Он измеряется в единицах мг / л (миллиграмм на литр ).

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

N2  +  3H2 ⇄ 2 + 91,84 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.

Выход аммиака (в объёмных процентах) за один проход катализатора при различных температурах и давлении имеет следующие значения:

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 ⟶ ↑ + NaCl + H2O.

Обычно лабораторным способом аммиак получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашёной известью.

2NH4Cl + Ca(OH)2 ⟶ CaCl2 + 2↑ + 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). В промышленности аммиак осушают в абсорбционных колоннах.

Расходные нормы на тонну аммиака

На производство одной тонны аммиака в России расходуется в среднем 1200 н.м³ природного газа, в Европе — 900 н.м³.

Белорусский «Гродно Азот» расходует 1200 н.м³ природного газа на тонну аммиака, после модернизации ожидается снижение расхода до 876 н.м³.

Украинские производители потребляют от 750 н.м³ до 1170 н.м³ природного газа на тонну аммиака.

По технологии UHDE заявляется потребление 6,7—7,4 Гкал энергоресурсов на тонну аммиака.

Аммиак в медицине

При укусах насекомых аммиак применяют наружно в виде примочек. 10 % водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт.

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 случайном поражении аммиаком слизистой оболочки глаза, промыть глаза водой (по 15 раз через каждые 10 мин) или 5 % раствором борной кислоты, не растирая глаза. Масла и мази не применяют. При поражении носа и глотки — 0,5 % раствор лимонной кислоты или натуральные соки. В случае приёма 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.

Жидкий аммиак в качестве растворителя

Жидкий аммиак является наиболее известным и наиболее широко изученным неводным ионизирующим растворителем. Его наиболее заметным свойством является его способность растворять щелочные металлы с образованием сильно окрашенных, электропроводящих растворов, содержащих сольватированные электроны. Помимо этих замечательных решений, большую часть химического состава жидкого аммиака можно классифицировать по аналогии с соответствующими реакциями в водных растворах. Сравнение физических свойств NH 3 со свойствами вода показывает, что NH 3 имеет более низкую температуру плавления, точку кипения, плотность, вязкость, диэлектрическую постоянную и электрическую проводимость ; это связано, по крайней мере частично, с более слабой водородной связью в NH 3 и тем, что такая связь не может образовывать сшитые сети, поскольку каждая молекула NH 3 имеет только одну неподеленную пару электронов по сравнению с двумя для каждой молекулы H 2 O. Константа ионной самодиссоциации жидкого NH 3 при -50 ° C составляет около 10.

Nh3 класс

Поезд, несущий безводный аммиак.

Растворимость солей

Жидкий аммиак является ионизирующим растворителем, хотя и в меньшей степени, чем вода, и растворяет ряд ионных соединений, включая многие нитраты, нитриты, цианиды, тиоцианаты, металлоциклопентадиенильные комплексы и бис (триметилсилил) амиды металлов. Большинство солей аммония растворимы и действуют как кислоты в жидких растворах аммиака. Растворимость галогенид соли увеличивается с фторида до io Дайд. Насыщенный раствор нитрата аммония (раствор Дайверса, названный в честь Эдварда Диверса ) содержит 0,83 моль растворенного вещества на моль аммиака и имеет давление пара . менее 1 бара даже при 25 ° C (77 ° F).

Растворы металлов

Жидкий аммиак растворяет все щелочные металлы и другие электроположительные металлы, такие как Ca,Sr, Ba, Eu и Yb (также Mg с использованием электролитического процесса). При низких концентрациях (<0,06 моль / л) образуются темно-синие растворы: они содержат катионы металлов и сольватированные электроны, свободные электроны, окруженные клеткой из молекул аммиака.

Эти растворы очень полезны в качестве сильных восстановителей. При более высоких концентрациях растворы имеют металлический вид и электрическую проводимость. При низких температурах оба типа растворов могут сосуществовать в виде несмешивающихся фаз.

Редокс-свойства жидкого аммиака

Диапазон термодинамической стабильности жидких растворов аммиака очень мало, так как потенциал окисления до диазота, E° (N2+ 6NH 4 + 6e ⇌ 8NH 3), составляет всего +0,04 В. На практике как окисление до диазота, так и восстановление до дигидрогена протекают медленно. Это особенно верно в отношении восстанавливающих растворов: растворы упомянутых выше щелочных металлов стабильны в течение нескольких дней, медленно разлагаясь на амид металла и дигидроген. Большинство исследований с использованием жидких растворов аммиака проводится в восстановительных условиях; хотя окисление жидкого аммиака обычно происходит медленно, все же существует риск взрыва, особенно если ионы переходных металлов присутствуют в качестве возможных катализаторов.

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) (см. Аммиачная холодильная установка).

В медицине 10 % раствор аммиака, чаще называемый нашатырным спиртом, применяется при обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также наружно — невралгии, миозиты, укусах насекомых, для обработки 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 кипячёной воде и моют руки.

Поскольку аммиак является слабым основанием, при взаимодействии с кислотами он их нейтрализует.

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.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий