Amonia (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp ammoniac /amɔnjak/),[1] còn được viết là a-mô-ni-ắc,[1] là một hợp chất của nitơ và hydro có công thức hóa học NH3. Là một hydride nhị phân ổn định và hydride pnictogen đơn giản nhất, amonia là một chất khí không màu, có mùi hăng đặc trưng( mùi khai ). Nó là một chất thải nitơ phổ biến, đặc biệt là giữa các sinh vật sống dưới nước, và nó góp phần đáng kể vào nhu cầu dinh dưỡng của các sinh vật trên cạn bằng cách đóng vai trò là tiền chất của thực phẩm và phân bón. Amonia, trực tiếp hoặc gián tiếp, cũng là một chất xây dựng để tổng hợp nhiều sản phẩm dược phẩm và được sử dụng trong nhiều sản phẩm tẩy rửa thương mại. Nó chủ yếu được thu thập bằng cách tổng hợp hạ mức của không khí và nước.
Mặc dù khá phổ cập trong tự nhiên – cả trên cạn và ở những hành tinh bên ngoài Hệ Mặt trời – và được sử dụng thoáng rộng, amonia vừa có tính ăn mòn vừa nguy hại ở dạng đậm đặc. Nó được phân loại là một chất cực kỳ nguy khốn ở Hoa Kỳ và phải tuân theo những nhu yếu báo cáo giải trình khắt khe bởi những cơ sở sản xuất, tàng trữ hoặc sử dụng nó với khối lượng đáng kể. [ 2 ]Sản lượng amonia công nghiệp toàn thế giới năm 2018 là 175 triệu tấn, [ 3 ] không có đổi khác đáng kể so với sản lượng công nghiệp toàn thế giới năm 2013 là 175 triệu tấn. [ 4 ] Amonia công nghiệp được bán dưới dạng rượu amonia ( thường là 28 % amonia trong nước ) hoặc amonia lỏng khan có áp suất hoặc làm lạnh được luân chuyển trong xe bồn hoặc ống trụ. [ 5 ]
NH3 sôi ở -33,34 ℃ ở áp suất tiêu chuẩn, do đó chất lỏng phải được bảo quản dưới áp suất hoặc ở nhiệt độ thấp. Amonia gia dụng hoặc amoni hydroxide là một dung dịch NH3 trong nước. Nồng độ của các dung dịch này được đo bằng đơn vị của thang Baumé (khối lượng riêng), với 26 độ Baumé (khoảng 30% (theo trọng lượng) amonia ở 15,5 °C hay 59,9 °F) là sản phẩm thương mại nồng độ cao điển hình của chất này.[6]
Bạn đang đọc: Amonia – Wikipedia tiếng Việt
Pliny, trong Sách XXXI về Lịch sử Tự nhiên của mình, đề cập đến một loại muối được sản xuất ở tỉnh Cyrenaica của La Mã có tên là hammoniacum, được gọi như vậy vì nó nằm gần Đền thờ Jupiter Amun (tiếng Hy Lạp là Ἄμμων Ammon).[7] Tuy nhiên, mô tả của Pliny về muối không phù hợp với các đặc tính của amoni chloride. Theo lời bình luận của Herbert Hoover trong bản dịch tiếng Anh của ông về De re metallica của Georgius Agricola, nó có thể là muối biển thông thường.[8] Trong mọi trường hợp, muối đó cuối cùng đã tạo ra tên cho các hợp chất amonia và amoni.
Nội dung chính
Xuất hiện trong tự nhiên.
Amonia là một chất hóa học được tìm thấy ở dạng vi lượng trong tự nhiên, được sản xuất từ chất động thực vật có nitơ. Amonia và muối amoni cũng được tìm thấy với số lượng nhỏ trong nước mưa, trong khi amoni chloride ( sal amonia ), và amoni sulfat được tìm thấy ở những vùng có núi lửa ; tinh thể Amoni bicarbonat đã được tìm thấy trong phân chim Patagonia. Thận tiết ra amonia để trung hòa acid dư thừa. [ 10 ] Các muối amoni được tìm thấy trong những vùng đất phì nhiêu và trong nước biển .
Amonia cũng được tìm thấy trên khắp các hành tinh trong hệ Mặt Trời trên sao Hỏa, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương, và Sao Diêm Vương, và những nơi khác: trên, trên các hành tinh nhỏ hơn như Sao Diêm Vương, amonia có thể hoạt động như một chất chống đông mang tính địa chất quan trọng, do hỗn hợp của nước và amonia có thể có nhiệt độ nóng chảy thấp tới 173 K (−100 °C; −148 °F) nếu nồng độ amonia đủ cao và do đó cho phép các thiên thể như vậy giữ lại các đại dương bên trong và địa chất đang hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với trường hợp hành tinh chỉ có nước.[11][12] Các chất có chứa amonia, hoặc những chất tương tự với nó, được gọi là amoniaal.
Tính chất vật lý.
Amonia là chất khí không màu, có mùi hắc đặc trưng. Nó nhẹ hơn không khí, tỷ lệ của nó gấp 0,589 lần không khí. Nó thuận tiện hóa lỏng do có link hydro mạnh giữa những phân tử ; chất lỏng sôi ở − 33,3 °C ( − 27,94 °F ), và ngừng hoạt động thành tinh thể trắng ở − 77,7 °C ( − 107,86 °F ) .Amonia hoàn toàn có thể được khử mùi thuận tiện bằng cách cho nó phản ứng với natri bicacbonat hoặc axit axetic. Cả hai phản ứng này đều tạo thành muối amoni không mùi .
- Chất rắn
Đối xứng tinh thể là hình khối, ký hiệu Pearson cP16, nhóm khoảng trống P213 ( №. 198 ), hằng số mạng 0,5125 nm .
- Chất lỏng
Amonia dạng lỏng có khả năng ion hóa mạnh do có chỉ số ε cao là 22. Amonia lỏng có sự thay đổi entanpi của quá trình hóa hơi tiêu chuẩn rất cao (23,35 kJ/mol, cf. nước 40,65 kJ/mol, methan 8,19 kJ/mol, photphin 14,6 kJ/mol) và do đó có thể được sử dụng trong phòng thí nghiệm trong các bình không cách nhiệt mà không cần làm lạnh thêm. Xem amonia lỏng như một dung môi.
- Thuộc tính dung môi
Amonia thuận tiện hòa tan trong nước. Trong dung dịch nước, nó hoàn toàn có thể được vô hiệu bằng cách đun sôi. Dung dịch nước của amonia có tính base. Nồng độ tối đa của amonia trong nước ( dung dịch bão hòa ) có khối lượng riêng là 0,880 g / cm³ và thường được gọi là ‘ 880 amonia ‘ .
- Cháy
Amonia không cháy ngay hoặc có năng lực duy trì sự cháy, ngoại trừ trong điều kiện kèm theo hỗn hợp nhiên liệu-không khí hẹp có 15 – 25 % không khí. Khi trộn với oxy, nó cháy với ngọn lửa màu vàng lục nhạt. Sự bốc cháy xảy ra khi clo được truyền vào amonia, tạo thành nitơ và hydro chloride ; nếu clo dư thì nitơ trichloride ( NCl3 ) rất dễ nổ cũng được tạo thành .
- Sự phân hủy
Ở nhiệt độ cao và xuất hiện chất xúc tác thích hợp, amonia bị phân hủy thành những nguyên tố cấu thành của nó. Sự phân hủy amonia là một quy trình thu nhiệt nhẹ cần 5,5 kcal / mol amonia, và tạo ra khí hydro và nitơ. Amonia cũng hoàn toàn có thể được sử dụng như một nguồn hydro cho pin nguyên vật liệu axit nếu amonia chưa phản ứng hoàn toàn có thể được vô hiệu. Các chất xúc tác ruthenium và platinum được cho là hoạt động giải trí tích cực nhất, trong khi những chất xúc tác Ni được tương hỗ thì hoạt động giải trí kém hơn .
Phân tử amonia có dạng hình chóp tam giác theo Dự kiến của thuyết đẩy cặp electron lớp vỏ hóa trị ( thuyết VSEPR ) với góc link xác lập bằng thực nghiệm là 106,7 °. [ 13 ] Nguyên tử nitơ TT có năm electron lớp ngoài cùng với một electron bổ trợ từ mỗi nguyên tử hydro. Điều này tạo ra tổng số tám điện tử, hoặc bốn cặp điện tử được sắp xếp theo hình tứ diện. Ba trong số những cặp electron này được sử dụng như những cặp link, chúng để lại một cặp electron duy nhất. Cặp đơn lẻ tăng nhanh hơn những cặp link, do đó góc link không phải là 109,5 °, như mong đợi so với sắp xếp tứ diện đều, mà là 106,7 °. [ 13 ] Hình dạng này tạo cho phân tử một momen lưỡng cực và làm cho nó phân cực. Tính phân cực của phân tử, và đặc biệt quan trọng, năng lực hình thành link hydro của nó, làm cho amonia hoàn toàn có thể trộn lẫn với nước rất cao. Cặp đơn độc làm cho amonia trở thành một base, một chất nhận proton. Amonia có tính base vừa phải ; Dung dịch nước 1,0 M có pH là 11,6, và nếu thêm axit mạnh vào dung dịch như vậy cho đến khi dung dịch trung tính ( pH = 7 ), 99,4 % số phân tử amonia được proton hóa. Nhiệt độ và độ mặn cũng ảnh hưởng tác động đến tỷ suất NH4 +. Sau này có hình dạng của một tứ diện đều và là đẳng điện tử với methan .Phân tử amonia thuận tiện trải qua quy trình nghịch chuyển nitơ ở nhiệt độ phòng ; một phép tựa như hữu dụng là một chiếc ô tự quay ra ngoài trong một cơn gió mạnh. Rào cản nguồn năng lượng so với sự nghịch đảo này là 24,7 kJ / mol và tần số cộng hưởng là 23,79 GHz, tương ứng với bức xạ vi sóng có bước sóng 1,260 cm. Sự hấp thụ ở tần số này là phổ vi sóng tiên phong được quan sát thấy .
Tính lưỡng tính.
Một trong những đặc thù đặc trưng nhất của amonia là tính base. Amonia được coi là một base yếu. Nó tích hợp với axit để tạo thành muối ; do đó với axit clohydric nó tạo thành amoni chloride ( sal amonia ) ; với axit nitric tạo thành amoni nitrat, v.v. Amonia khô trọn vẹn sẽ không phối hợp với hydro chloride khô trọn vẹn ; nhiệt độ là thiết yếu để thực thi phản ứng. [ 15 ] Như một thí nghiệm diễn đạt, những chai amonia và axit clohydric đậm đặc đã mở nắp tạo ra những ” đám mây ” amoni chloride, có vẻ như Open từ ” không có gì ” khi muối hình thành nơi hai đám mây phân tử khuếch tán gặp nhau, ở đâu đó giữa hai chai .
NH3 + HCl → NH4Cl
Các muối được tạo ra do tính năng của amonia với axit được gọi là muối amoni và toàn bộ đều chứa ion amoni ( NH4 + ). Mặc dù amonia được biết đến là một base yếu, nó cũng hoàn toàn có thể hoạt động giải trí như một axit cực kỳ yếu. Nó là một chất proton và có năng lực hình thành amit ( có chứa ion NH2 − ). Ví dụ, lithi hòa tan trong amonia lỏng để tạo ra dung dịch lithi amit :
2L i + 2NH3 → 2L iNH2 + H2
Tính chất hóa học.
Trong amonia, nitơ có số oxy hóa thấp nhất nên amonia có tính khử. Ví dụ như trong phản ứng hóa học :
- 2 NH 3 + 3 Cl 2 ⟶ N 2 + 6 HCl { \ displaystyle { \ ce { 2NH3 + 3C l2 -> N2 + 6HC l } } }
4 NH 3 + 3 O 2 → 500 o C 2 N 2 + 6 H 2 O { \ displaystyle { \ ce { 4NH3 + 3O2 -> [ 500 ^ o C ] 2N2 + 6H2 O } } }
2 NH 3 + 2 Na → 350 o C 2 NaNH 2 + H 2 { \ displaystyle { \ ce { 2NH3 + 2N a -> [ 350 ^ o C ] 2N aNH2 + H2 } } }
2 NH 3 + 2 Al → 800 − 900 o C 2 AlN + 3 H 2 { \ displaystyle { \ ce { 2NH3 + 2A l -> [ 800 – 900 ^ o C ] 2A lN + 3H2 } } }
3 NH 3 + AlCl 3 + 3 H 2 O ⟶ Al ( OH ) 3 + 3 NH 4 Cl { \ displaystyle { \ ce { 3NH3 + AlCl3 + 3H2 O -> Al ( OH ) 3 + 3NH4 Cl } } }
Tính base yếu.
Tan trong nước.
Theo thuyết Brønsted-Lowry, NH3 khi tan trong nước, một phần nhỏ những phân tử amonia tích hợp với ion H + của nước tạo thành cation amoni NH4 + và giải phóng anion OH -, lúc này nước sẽ đóng vai trò là axit .
- NH 3 + H 2 O ↽ − − ⇀ NH 4 + + OH − { \ displaystyle { \ ce { NH3 + H2O < => NH4 + + OH – } } }
Tác dụng với axit.
H. 1 Sự tạo thành ” khói ” amoni chlorideAmonia ( ở dạng khí cũng như dung dịch ) thuận tiện trung hòa axit tạo thành muối amoni. Thí dụ :- 2 NH 3 + H 2 SO 4 ⟶ ( NH 4 ) 2 SO 4 { \ displaystyle { \ ce { 2NH3 + H2SO4 -> ( NH4 ) 2SO4 } } }
Xem thêm: Amid – Wikipedia tiếng Việt
- 2 NH 3 + H 2 SO 4 ⟶ ( NH 4 ) 2 SO 4 { \ displaystyle { \ ce { 2NH3 + H2SO4 -> ( NH4 ) 2SO4 } } }
- NH 3 + H 2 O ↽ − − ⇀ NH 4 + + OH − { \ displaystyle { \ ce { NH3 + H2O < => NH4 + + OH – } } }
- NH 3 + H + ⟶ NH 4 + { \ displaystyle { \ ce { NH3 + H + -> NH4 + } } }
NH 3 ( k ) + HCl ( k ) ⟶ NH 4 Cl ( r ) { \ displaystyle { \ ce { NH3 ( k ) + HCl ( k ) -> NH4Cl ( r ) } } }
Tác dụng với dung dịch muối.
H. 2 Sục khí amonia vào dung dịch đồng ( II ) sunfat tạo kết tủa xanh lam và dung dịch amoni sunfat .Dung dịch amonia có năng lực tạo kết tủa nhiều hydroxide sắt kẽm kim loại khi tính năngThí dụ trong hình 2, dung dịch amonia đã phản ứng với dung dịch đồng ( II ) sunfat tạo kết tủa xanh lam :- NH 3 + H 2 O + CuSO 4 ⟶ ( NH 4 ) 2 SO 4 + Cu ( OH ) 2 ↓ { \ displaystyle { \ ce { NH3 + H2O + CuSO4 -> ( NH4 ) 2SO4 + Cu ( OH ) 2 v } } }
Khả năng tạo phức.
Dung dịch amonia có năng lực tạo phức với rất nhiều hợp chất khó tan của sắt kẽm kim loại như Cu, Ag, Ni, Pb, Zn, …Vì những cation này có orbital trống nên hoàn toàn có thể đảm nhiệm cặp electron chưa link trong nguyên tử N của NH3 .
- M ( OH ) 2 + 4 NH 3 ⟶ [ M ( NH 3 ) 4 ] ( OH ) 2 { \ displaystyle { \ ce { M ( OH ) 2 + 4NH3 -> [ M ( NH3 ) 4 ] ( OH ) 2 } } }
Ni ( OH ) 2 + 6 NH 3 ⟶ [ Ni ( NH 3 ) 6 ] ( OH ) 2 { \ displaystyle { \ ce { Ni ( OH ) 2 + 6NH3 -> [ Ni ( NH3 ) 6 ] ( OH ) 2 } } }
Ag + + 2 NH 3 ⟶ [ Ag ( NH 3 ) 2 ] + { \ displaystyle { \ ce { Ag + + 2NH3 -> [ Ag ( NH3 ) 2 ] + } } }
NH3 + CaCl2 + H2O}}}” class=”mwe-math-fallback-image-inline” src=”https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6bd0d590026cd980552e361cea47d56d72986893″/>
Trong công nghiệp :
Phần lớn NH3 (90%) được sản xuất theo phương thức Haber-Bosch với
N
2
{\displaystyle \mathrm {N_{2}} }
từ không khí,
H
2
{\displaystyle \mathrm {H_{2}} }
từ khí Mêtan (
C
H
4
{\displaystyle \mathrm {CH_{4}} }
) và nước.
- CH 4 + H 2 O ↽ − − ⇀ CO + 3 H 2 { \ displaystyle { \ ce { CH4 + H2O < => CO + 3H2 } } }
2NH3}}}” class=”mwe-math-fallback-image-inline” src=”https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/40183ec92e4834ef5f2fb319af8b3ac0370eaaac”/> (ΔH = –92 kJ/mol)
Phản ứng trên thuận nghịch và tỏa nhiệt, do đó phải có những điều kiện kèm theo tương thích để chuyển dời cân đối về bên phải theo nguyên tắc Le Chatelier. Thực tế, phản ứng này thường được triển khai ở 450 – 500 ℃, 200 – 300 atm, xúc tác là hỗn hợp Fe, Al2O3, K2O, … nhưng hiệu suất chỉ từ 20 – 25 %. Phương thức CaCN2 của Rothe-Frank-Caro :
- CaCN 2 + 3 H 2 O ⟶ CaCO 3 + 2 NH 3 { \ displaystyle { \ ce { CaCN2 + 3H2 O -> CaCO3 + 2NH3 } } }
2 AlN + 3 H 2 O ⟶ Al 2 O 3 + 2 NH 3 { \ displaystyle { \ ce { 2A lN + 3H2 O -> Al2O3 + 2NH3 } } }
2 NO + 5 H 2 ⟶ 2 NH 3 + 2 H 2 O { \ displaystyle { \ ce { 2NO + 5H2 -> 2NH3 + 2H2 O } } }
3 H 2 + R 3 N ⟶ 3 R − H + NH 3 { \ displaystyle { \ ce { 3H2 + R3N -> 3R – H + NH3 } } }
2 N 2 + 6 H 2 O ⟶ 4 NH 3 + 3 O 2 { \ displaystyle { \ ce { 2N2 + 6H2 O -> 4NH3 + 3O2 } } }
Xem thêm: Amid – Wikipedia tiếng Việt
- CH 4 + H 2 O ↽ − − ⇀ CO + 3 H 2 { \ displaystyle { \ ce { CH4 + H2O < => CO + 3H2 } } }
- M ( OH ) 2 + 4 NH 3 ⟶ [ M ( NH 3 ) 4 ] ( OH ) 2 { \ displaystyle { \ ce { M ( OH ) 2 + 4NH3 -> [ M ( NH3 ) 4 ] ( OH ) 2 } } }
- NH 3 + H 2 O + CuSO 4 ⟶ ( NH 4 ) 2 SO 4 + Cu ( OH ) 2 ↓ { \ displaystyle { \ ce { NH3 + H2O + CuSO4 -> ( NH4 ) 2SO4 + Cu ( OH ) 2 v } } }