Аммиак

Аммиак . Азот образует несколько соединений с водородом; из них наибольшее значение имеет аммиак – бесцветный газ с характерным резким запахом (запах «нашатырного спирта»). ₂. Реакция выражается уравнением 2NH₄CI+Ca(OH)₂=CaCI₂+2H₂O+2NH₃↑ Выделяющийся аммиак содержит пары воды. Для осушения его пропускают через натронную известь (смесь извести с едким натром). Масса 1л аммиака при нормальных условиях равна 0,77г. Поскольку этот газ значительно легче воздуха, то его можно собирать в перевернутое вверх дном сосуды. При охлаждении до -33,5˚С аммиак под обычным давлением превращается в прозрачную жидкость, затвердевающую при -77,8˚С. Аммиак очень хорошо растворим в воде: 1 объем воды растворяет при комнатной температуре около 700 объёмов аммиака. Концентрированный раствор содержит 25% NH₃ и имеет плотность 0,91 г⁄см³. Раствор аммиака в воде иногда называют нашатырным спиртом. Обычный медицинский нашатырный спирт содержит 10% NH₃. С повышением температуры растворимость аммиака уменьшается, поэтому он выделяется при нагревании из концентрированного раствора, чем иногда пользуются в лабораториях для получения небольших количеств газообразного аммиака. При низкой температуре из раствора аммиака может быть выделен кристаллогидрат NH₃·Н₂О, плавящийся при -79˚С. Известен также кристаллогидрат состава 2NH₃·H₂O. В этих гидратах молекулы воды и аммиака соединены между собой водородными связями. понижением степени окисления азота, аммиак вступает: он обладает только восстановительными свойствами. Если пропускать ток NH по трубке, вставленной в другую широкую трубку, по которой проходит кислород, то аммиак можно легко зажечь; он горит белым, зеленоватым пламенем. При горении аммиака образуется вода и свободный азот: 4NH₃+3O₂=6H₂O+2N₂ При других условиях аммиак может окисляться до окисления NO. металлов образуются соединения, называемые нитридами. Некоторые из них, например нитриды кальция и магния, получаются путем непосредственного соединения азота с металлами при высокой температуре: 3Mg+N₂=Mg₃N₂ Многие нитриды полностью гидролизуются водой с образованием аммиака и гидроксида металла. Например: ₃N₂+6H₂O=3Mg(OH)₂+2NH₃↑ При замещении в молекулах аммиака только одного атома водорода металлами образуется амиды металлов. Так, пропуская аммиак над расплавленным натрием, можно получить амид натрия NaNH₂ в виде бесцветных кристаллов: 2NH₃+2Na=2NaNH₂+H₂ Вода разлагает амид натрия: 2NaNH₂+H₂O=NaOH+NH₃↑ Обладая сильными основными и водоотнимающими свойствами, амид натрия нашел применение при некоторых органических синтезах, например, в производстве такого важного красителя, как индиго, и некоторых лекарственных препаратов. Водород в аммиаке может замещаться также галогенами. Так, при действии нитрид хлора, или хлористый азот, NCI₃ ₄CI+3CI₂=NCI₃+4HC в виде тяжелой маслянистой взрывчатой жидкости. Подобными же свойствами обладают нитрит иода (иодистый азот), образующий в виде черного, нерастворимого в виде порошка при действии иода на аммиак. Во влажном состоянии он безопасен, но высушенный взрывает от малейшего прикосновения; при этом выделяется пары иода фиолетового цвета. Атом азота в молекуле аммиака связан тремя ковалентными связями с атомами водорода и сохраняет при этом электронную пару: H H:N: H Выступая в качестве донора электронной пары, атом азота может участвовать в образовании по донорно-акцепторному способу четвертой ковалентной связи с другими атомами или ионами, обладающими электронно-акцепторными свойствами. Этим объясняется чрезвычайно характерная для аммиака способность вступать в реакцию присоединения. Взаимодействие аммиака с водой тоже приводит к образованию не только гидратов аммиака, но частично и иона аммония: NH₃+H₂O↔NH₄+OHֿ В результате концентрации ионов OHֿв растворе возрастает. Именно поэтому водные растворы аммиака обладает щелочной реакцией. Однако по установившейся традиции водный раствор аммиака обычно обозначают формулой NH₄OH и называют гидроокись аммония, а щелочную реакцию этого раствора рассматривают как результат диссоциации молекул NH₄OH. При нагревании раствора аммиак улетучивается, в чем не трудно убедится по запаху. Таким образом, присутствие любой аммонийной соли в растворе можно обнаружить, нагревая раствор со щелочью. Соли аммония термически неустойчивы. При нагревании они разлагаются. Это разложение может происходить обратимо или необратимо. Например, при нагревании хлорид аммония как бы возгоняется – разлагается на аммиак и хлорид водород, которые на холодных частях сосуда вновь соединяются в хлорид аммония: NH₄↔NH₃+HCI При обратимом распаде солей аммония, образованных нелетучими кислотами, улетучивается только аммиак. Однако продукты разложения – аммиак и кислота, - будучи смешаны, вновь соединяются друг с другом. Примерами могут служить реакция распада сульфата аммония (NH₄)₂SO₄ или фосфата аммония (NH₄)₃PO₄. ₄NO₂ или разложение нитрата аммония: NH₄NO₃=NO₂↑+2H₂O количество теплоты (327кал\г), то жидкий аммиак используются в различных холодных устройствах. Водные растворы аммиака применяются в химических лабораториях и производствах как слабое основание; их используют так же в медицине и в быту. Но большая часть получаемого в промышленности аммиака идет на приготовление азотной кислоты, а также других азотсодержащих веществ. К важнейшим из них относятся азотные удобрения, прежде всего сульфат и нитрат аммония и карбамид. ₄)₂SO₄ служит хорошим удобрением и производится в больших количествах. Нитрат аммония NH₄NO₃ тоже применяется в качестве удобрения; процентное содержание усвояемого азота в этой соли выше, чем в других нитратах или солях аммония. Кроме того, нитрат аммония образует взрывчатые смеси с горючими веществами (аммоналы) и применяются для взрывных работ. Хлорид аммония, или нашатырь, NH₄CI применяется в красильном деле, в ситцепечатанье, при паянии, а также в гальванических элементах. Применение хлорида аммония при паянии основано на том, что он способствует удалению с поверхностей оксидных пленок, благодаря чему припой хорошо пристает к металлу. При соприкосновении сильно нагретого металла, с хлоридом аммония оксиды, находящиеся на поверхности металла, либо восстанавливаются, либо переходят в хлориды. Последствие, будучи более летучи, чем оксиды, удаляются с поверхности металла. Для случая меди и железа основные происходящие при этом процессы можно выразить такими уравнениями: 4CuО+2NH₄CI=3Сu+CuCI₂+N₂+4H₂O ₃О₄+8NH₄Cl=FeCI₂+ 2FCl₃+4H₂O Первая из этих реакций является окислительно-восстановительной: медь, будучи менее активным металлом, чем железо, восстанавливается аммиаком, который образуется при нагревании NH₄CL. Жидкий аммиак и насыщенные им растворы аммонийных солей применяют в качестве удобрений. Одним из главных преимуществ таких удобрений является повышенное содержание в них азота. Получение аммиака. Первым по времени открытия (1904г.) является цианамидный способ получения аммиака, основанный на способности азота при высокой температуре взаимодействовать с карбидом кальция CaC₂ , образуя цианамид кальция CaCN₂ : CaC₂+ N₂ = CaCN₂+ C+72ккал Цианамид кальция – порошок, окрашенный в темно-серый цвет примесью угля. При действии на него водяного пара под давлением около 6 атм он легко разлагается с образованием аммиака и карбоната кальция : CaCN₂+3H₂O= CaCO₃+2NH₃ +18 ккал Первый завод для получения цианамида кальция мощностью 4 тыс. т в год был построен в 1906 г. В Италии. В1921 г. Мировое производство цианамида кальция достигло 500 тыс. т в год. Но затем строительство новых заводов почти прекратились, так как преобладающее значение получил другой метод промышленного производства аммиака – синтез аммиака из водорода и азота. этой реакции показало, что реакция между азотом и водородом обратима: N₂+3H₂ ↔2NH₃ +22 ккал При высокой температуре, создаваемой электрическими разрядами, равновесие сильно сдвинуто влево - количество получающегося аммиака очень мало. Только в начале 20 века удалось, наконец, найти условия, при которых выход аммиака становится достаточным для проведения процесса в заводском масштабе. Оказалось, что этими условиями является высокое давление и низкая температура. катализаторов. Из различных исследованных веществ наилучшим оказалось определенным образом приготовленное пористое железо, содержащее небольшие количества оксидов алюминия, калия, кальция и кремния. Реакцию ведут при температуре около 500˚С, компенсируя вызываемый этим сдвиг равновесия вызываемый этим сдвиг равновесия влево повышенным давлением. Нетрудно убедиться, что один и тот же выход аммиака может быть получен как при сравнительно низкой, так и при более высокой температуре, если соответственно увеличить давление. Но пи повышении температуры возрастает скорость реакции и нужное количество аммиака получается за более короткое время. азот и водород смешиваются со свежей порцией газов, снова подаются на катализатор и т. д. Применение циркуляции увеличивает производительность всей системы. Синтез аммиака можно проводить при различных давлениях от 150 до 1000 атм. Наибольшее распространение получили системы, работающие при среднем давлении (300 атм); в экономическом отношении они наиболее целесообразны. В настоящее время синтез аммиака является основным способом связывания атмосферного азота. Метанол. CH₃OH – бесцветная жидкость (темп. кип. 64,7˚С). Весьма ядовит: прием небольших доз его внутрь вызывает слепоту, а больших – смерть. Метиловый спирт получают в больших количествах синтезом из окси водорода и углерода при высоком давлении (200-300 атм) и высокой температуре (400˚С) в присутствии катализатора (около 90% ΖnO и 10% Cr₂O₃): CO+2H₂↔CH₃OH Метиловый спирт образуется и при сухой перегонке дерева; поэтому его называют также древесным спиртом. Применяется он как растворитель, а также для получения других органических веществ, в частности формальдегида и метилметакрилата, которые используют в производстве фенолформальдегидных смол и полиметилметакрилата (органического стекла) соответственно. Еще его используют в качестве моторного топлива, так как добавка его к бензину повышает октановое число топлива и снижает количество вредных веществ в выхлопных газах. Доклад на тему: «Производство аммиака и метанола». Выполнила: Акжигитова Алсу 11«Б» класс Преподаватель: Канеева Наиля Рифатовна