Salah satu sebatian nitrogen yang paling penting ialah ammonia. Mengikut sifat fizikalnya, ia adalah gas tidak berwarna dengan bau yang tajam dan menyesakkan (ini adalah bau larutan akueus ammonium hidroksida NH₃·H₂O). Gas sangat larut dalam air. Dalam larutan akueus, ammonium ialah bes lemah. Ia adalah salah satu produk terpenting industri kimia.
NH₃ ialah pengurang yang baik, seperti dalam molekul ammonium, nitrogen mempunyai keadaan pengoksidaan terendah -3. Banyak ciri ammonia ditentukan oleh sepasang elektron tunggal dalam atom nitrogen - tindak balas penambahan dengan ammonia berlaku disebabkan kehadirannya (pasangan tunggal ini terletak pada orbit bebas Proton H⁺).
Cara mendapatkan ammonia
Terdapat dua kaedah praktikal utama untuk mendapatkan ammonia: satu di makmal, satu lagi dalam industri.
Pertimbangkan pengeluaran ammonia dalam industri. Interaksi molekul nitrogen dan hidrogen: N₂ + 2H₂=2NH₃(tindak balas boleh balik). Kaedah mendapatkan ammonia ini dipanggil tindak balas Haber. Untuk molekul nitrogen dan hidrogen bertindak balas, mereka mesti dipanaskan kepada 500 ᵒC atau 932 ᵒF, tekanan MPA 25-30 mesti dibina. Besi berliang mesti ada sebagai pemangkin.
Penerimaan di makmal ialah tindak balas antara ammonium klorida dan kalsium hidroksida: CA(OH)₂ + 2NH₄Cl=CaCl₂ + 2NH₄OH (kerana NH₄OH ialah sebatian yang sangat lemah, ia serta-merta terurai menjadi gas ammonia dan air: NH₄ NH₃ + H₂O).
Tindak balas pengoksidaan ammonia
Mereka meneruskan dengan perubahan dalam keadaan pengoksidaan nitrogen. Oleh kerana ammonia ialah pengurang yang baik, ia boleh digunakan untuk mengurangkan logam berat daripada oksidanya.
Pengurangan Logam: 2NH₃ + 3CuO=3Cu + N₂ + 3H₂O (Apabila kuprum(II) oksida dipanaskan dengan kehadiran ammonia, logam kuprum merah berkurangan).
Pengoksidaan ammonia dengan kehadiran agen pengoksidaan kuat (contohnya, halogen) berlaku mengikut persamaan: 2NH₃ + 3Cl₂=N₂ + 6HCl (tindak balas redoks ini memerlukan pemanasan). Apabila terdedah kepada kalium permanganat pada ammonia dalam medium alkali, pembentukan nitrogen molekul, kalium permanganat dan air diperhatikan: 2NH₃ + 6KMnO₄+ 6KOH=6K₂MnO₄+ N₂ + 6H₂O.
Apabila dipanaskan secara intensif (sehingga 1200 °C atau 2192 ᵒF), ammonia boleh terurai kepada bahan ringkas: 2NH₃=N₂ + 3H₂. Pada 1000 oC atau 1832 ammonia bertindak balas dengan metana CH4: 2CH₄ + 2NH₃ + 3O₂=2HCN + 6H₂O (asid hidrosianik dan air). Dengan mengoksidakan ammonia dengan natrium hipoklorit, hidrazin H₂X₄ bolehdapatkan: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H 2O
Pembakaran ammonia dan pengoksidaan pemangkinnya dengan oksigen
Pengoksidaan ammonia dengan oksigen mempunyai ciri-ciri tertentu. Terdapat dua jenis pengoksidaan yang berbeza: pemangkin (dengan mangkin), cepat (pembakaran).
Apabila terbakar, tindak balas redoks berlaku, hasil daripadanya ialah nitrogen molekul dan air: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O penyalaan sendiri ammonia). Pengoksidaan katalitik dengan oksigen juga berlaku apabila dipanaskan (kira-kira 800 ᵒC atau 1472 ᵒF), tetapi salah satu hasil tindak balas adalah berbeza: 4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O (dengan kehadiran platinum atau oksida besi, mangan, kromium atau kob alt sebagai pemangkin, hasil pengoksidaan ialah nitrogen oksida (II) dan air).
Pertimbangkan pengoksidaan homogen ammonia dengan oksigen. Pengoksidaan monoton yang tidak terkawal bagi bahagian gas ammonia adalah tindak balas yang agak perlahan. Ia tidak dilaporkan secara terperinci, tetapi had kebolehbakaran yang lebih rendah bagi campuran ammonia-udara pada 25 ° C ialah kira-kira 15% dalam julat tekanan 1-10 bar dan berkurangan apabila suhu awal campuran gas meningkat.
Jika CNH~ ialah pecahan mol NH3 dalam campuran udara-ammonia dengan suhu tbercampur (OC), maka daripada data CNH=0.15-0 ia mengikuti bahawa had mudah terbakar adalah rendah. Oleh itu, adalah munasabah untuk bekerja dengan margin keselamatan yang mencukupi di bawah had yang lebih rendahmudah terbakar, sebagai peraturan, data tentang mencampurkan ammonia dengan udara selalunya jauh daripada sempurna.
Sifat kimia
Pertimbangkan pengoksidaan sentuhan ammonia kepada oksida nitrik. Tindak balas kimia biasa dengan ammonia tanpa mengubah keadaan pengoksidaan nitrogen:
- Tindak balas dengan air: NH₃ + H₂O=NH₄OH=NH₄⁺ + he⁻ (tindak balas boleh diterbalikkan kerana ammonium hidroksida NH₄OH ialah sebatian tidak stabil).
- Tindak balas dengan asid untuk membentuk garam normal dan berasid: NH₃ + HCl=NH₄Cl (garam ammonium klorida normal terbentuk); 2NH₃ + H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄.
- Tindak balas dengan garam logam berat untuk membentuk kompleks: 2NH₃ + AgCl=[Ag(NH₃)₂]Cl (sebatian perak kompleks (I) bentuk diamina klorida).
- Tindak balas dengan haloalkana: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (bentuk metilammonium hidroklorida ialah ion ammonium yang digantikan NH4=).
- Tindak balas dengan logam alkali: 2NH₃ + 2K=2KNH₂ + H₂ (membentuk kalium amida KNH₂; nitrogen tidak mengubah keadaan pengoksidaan, walaupun tindak balas adalah redoks). Tindak balas penambahan berlaku dalam kebanyakan kes tanpa mengubah keadaan pengoksidaan (semua di atas, kecuali yang terakhir, dikelaskan mengikut jenis ini).
Kesimpulan
Ammonia ialah bahan popular yang digunakan secara aktif dalam industri. Hari ini ia menduduki tempat yang istimewa dalam hidup kita,kerana kami menggunakan kebanyakan produknya setiap hari. Artikel ini akan menjadi bacaan yang berguna untuk ramai yang ingin mengetahui tentang perkara yang mengelilingi kita.
