Một trong những hợp chất nitơ quan trọng nhất là amoniac. Theo tính chất vật lý, nó là một chất khí không màu, có mùi hắc, ngạt thở (đây là mùi của dung dịch nước amoni hydroxit NH₃ · H₂O). Chất khí tan nhiều trong nước. Trong dung dịch nước, amoni là một bazơ yếu. Nó là một trong những sản phẩm quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóa chất.
NH₃ là một chất khử tốt, vì trong phân tử amoni, nitơ có trạng thái oxi hóa -3 thấp nhất. Nhiều đặc điểm của amoniac được xác định bởi một cặp electron độc thân trong nguyên tử nitơ - phản ứng cộng với amoniac xảy ra do sự có mặt của nó (cặp đơn này nằm trên quỹ đạo tự do của Proton H⁺).
Cách lấy amoniac
Có hai phương pháp thực tế chính để thu nhận amoniac: một trong phòng thí nghiệm, một trong công nghiệp.
Xem xét việc sản xuất amoniac trong công nghiệp. Tương tác của nitơ phân tử và hydro: N₂ + 2H₂=2NH₃(hồi phục lại). Phương pháp thu được amoniac này được gọi là phản ứng Haber. Để nitơ phân tử và hydro phản ứng, chúng phải được đun nóng đến 500 ᵒC hoặc 932 ᵒF, áp suất MPA từ 25-30 phải được tạo ra. Sắt xốp phải có mặt như một chất xúc tác.
Nhận trong phòng thí nghiệm là phản ứng giữa amoni clorua và canxi hiđroxit: CA (OH) ₂ + 2NH₄Cl=CaCl₂ + 2NH₄OH (vì NH₄OH là một hợp chất rất yếu, nó ngay lập tức bị phân hủy thành amoniac ở thể khí và nước: NH₄OH=NH₃ + H₂O).
Phản ứng oxy hóa amoniac
Họ tiến hành thay đổi trạng thái oxy hóa của nitơ. Vì amoniac là một chất khử tốt, nó có thể được sử dụng để khử các kim loại nặng khỏi oxit của chúng.
Tính khử của kim loại: 2NH₃ + 3CuO=3Cu + N₂ + 3H₂O (Khi nung đồng (II) oxit với sự có mặt của amoniac, kim loại đồng màu đỏ giảm).
Quá trình oxi hóa amoniac khi có mặt chất oxi hóa mạnh (ví dụ halogen) xảy ra theo phương trình: 2NH₃ + 3Cl₂=N₂ + 6HCl (phản ứng oxi hóa khử này cần đun nóng). Khi cho thuốc tím tiếp xúc với amoniac trong môi trường kiềm, người ta quan sát thấy sự tạo thành nitơ phân tử, thuốc tím và nước: 2NH₃ + 6KMnO₄ + 6KOH=6K₂MnO₄ + N₂ + 6H₂O.
Khi đun nóng mạnh (lên đến 1200 ° C hoặc 2192 ° F), amoniac có thể phân hủy thành các chất đơn giản: 2NH₃=N₂ + 3H₂. Ở 1000 oC hoặc 1832 amoniac phản ứng với metan CH4: 2CH₄ + 2NH₃ + 3O₂=2HCN + 6H₂O (axit hydrocyanic và nước). Bằng cách oxy hóa amoniac bằng natri hypoclorit, hydrazine H₂X₄ có thểđược: 2NH3+ NaOCl=N2H4+ NaCl + H2O
Đốt amoniac và quá trình oxy hóa xúc tác của nó với oxy
Oxi hóa amoniac bằng oxi có một số tính năng nhất định. Có hai loại oxy hóa khác nhau: có xúc tác (với chất xúc tác), nhanh (cháy).
Khi đốt cháy xảy ra phản ứng oxi hóa khử, sản phẩm là nitơ phân tử và nước: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O amoniac tự bốc cháy). Quá trình oxy hóa xúc tác với oxy cũng xảy ra khi đun nóng (khoảng 800 ° C hoặc 1472 ° F), nhưng một trong các sản phẩm phản ứng là khác nhau: 4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O (với sự có mặt của platin hoặc oxit của sắt, mangan, crom hoặc coban như một chất xúc tác, các sản phẩm oxy hóa là nitơ oxit (II) và nước).
Xét quá trình oxi hóa đồng đẳng của amoniac với oxi. Quá trình oxi hóa đơn điệu không kiểm soát được phần khí amoniac là một phản ứng tương đối chậm. Nó không được báo cáo chi tiết, nhưng giới hạn khả năng bắt cháy thấp hơn của hỗn hợp không khí-amoniac ở 25 ° C là khoảng 15% trong phạm vi áp suất 1-10 bar và giảm khi nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp khí tăng lên.
Nếu CNH ~ là phần mol của NH3trong hỗn hợp không khí-amoniac có nhiệt độ trộn lẫn (OC), thì từ dữ liệu CNH=0,15-0, kết quả sau giới hạn khả năng cháy là thấp. Do đó, sẽ là hợp lý khi làm việc với biên độ an toàn đủ dưới giới hạn thấp hơnTính dễ cháy, theo quy luật, dữ liệu về việc trộn amoniac với không khí thường không hoàn hảo.
Tính chất hóa học
Xem xét quá trình oxy hóa tiếp xúc của amoniac thành oxit nitric. Phản ứng hóa học điển hình với amoniac mà không làm thay đổi trạng thái oxy hóa nitơ:
- Phản ứng với nước: NH₃ + H₂O=NH₄OH=NH₄⁺ + he⁻ (phản ứng thuận nghịch vì amoni hiđroxit NH₄OH là hợp chất không bền).
- Phản ứng với axit tạo thành muối thường và axit: NH₃ + HCl=NH₄Cl (muối amoni clorua thường được tạo thành); 2NH₃ + H₂SO₄=(NH₄) ₂SO₄.
- Phản ứng với muối của kim loại nặng tạo phức: 2NH₃ + AgCl=[Ag (NH₃) ₂] Cl (tạo phức bạc (I) điamin clorua).
- Phản ứng với các halogen: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3] Cl (các dạng metylamoni hydroclorua là ion amoni được thế NH4=).
- Phản ứng với kim loại kiềm: 2NH₃ + 2K=2KNH₂ + H₂ (tạo thành kali amit KNH₂; nitơ không thay đổi trạng thái oxi hóa, mặc dù phản ứng là oxi hóa khử). Phản ứng cộng xảy ra trong hầu hết các trường hợp mà không làm thay đổi trạng thái oxi hóa (tất cả các trường hợp trên, trừ trường hợp cuối cùng, được phân loại theo loại này).
Kết
Amoniac là một chất phổ biến được sử dụng tích cực trong công nghiệp. Ngày nay nó chiếm một vị trí đặc biệt trong cuộc sống của chúng ta,vì chúng tôi sử dụng hầu hết các sản phẩm của nó mỗi ngày. Bài viết này sẽ là một bài đọc hữu ích cho nhiều người muốn biết về những gì xung quanh chúng ta.
