Amoniak

Amoniak
Amoniak
Amoniak
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec	NH3
Systematický názov	Azán
Vzhľad	bezfarebný plyn
Fyzikálne vlastnosti
Molekulová hmotnosť	17,031 g/mol
Teplota topenia	−77,73 °C
Teplota varu	−33,34 °C
Kritická teplota	132,4 °C
Kritický tlak	11,280 kPa
Hustota	0,86 kg/m^3
pKB	4,75
Bezpečnosť Globálny harmonizovaný systém klasifikácie a označovania chemikálií Hrozby Vety H H221, H280, H314, H331, H400 Vety P P210, P261, P273, P280, P305, P351, P338, P310 NFPA 704 1 3 0
Ďalšie informácie
Číslo CAS	7664-41-7
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI. Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.
Chemický portál

Amoniak je binárna zlúčenina dusíka a vodíka so vzorcom NH₃.[1] V organickej chémii sa pre amoniak zaviedol systémový názov azán (a podobne pre jeho derivát hydrazín H₂N-NH₂ názov diazán).[2] Pri bežnom tlaku a teplote je to toxický, žieravý, bezfarebný plyn s charakteristickým prenikavým, ostrým, silne dráždivým zápachom.[3]

Kvapalný amoniak podlieha autoprotolýze, podobne ako voda:[3]

2 NH₃ ⇌ NH₄^+ + NH₂^-

V procese vzniká amónny katión a amidový anión. Hodnota rovnovážnej konštanty tejto reakcie je pK_am = 34,00 pri -33 °C.[3]

Vodný roztok

Molekula amoniaku je výrazne polárna a rozpúšťa sa vo vode, kde z disociovanej molekuly vody preberá hydrón za vzniku amónneho katiónu:[1]

NH₃ + H₂O → NH₄^+ + OH^−

Výsledný roztok je slabo zásaditý a nazýva sa tiež čpavok alebo hydroxid amónny.[1] Toto označenie je však len triviálne a nemá svoje opodstatnenie, lebo molekula "NH₄OH" neexistuje (dusík totiž nie je schopný vytvoriť päť väzieb).[4] Neexistencia molekuly "NH₄OH" je v súlade s faktom, že amoniak je Brønstedova a nie Arrheniova zásada. Zásaditý charakter amoniaku je totiž podmienený jeho schopnosťou viazať protón, teda katión vodíka, H^+, a nie tvorbou hydroxidových iónov OH^− v priebehu reakcie NH₃ + H₂O → NH₄^+ + OH^− (podľa tejto reakcie reagujú len 4 z 1000 molekúl amoniaku, pK_b amoniaku je 4,75[3]). Správne označenie vodného roztoku amoniaku je teda NH₃ (aq).

Výroba

Až do začiatku 1. svetovej vojny sa amoniak vyrábal destiláciou rastlinného a živočíšneho materiálu, redukciou kyseliny dusitej a dusitanov vodíkom, alebo rozkladom amónnych solí hydroxidmi či priamo nehaseným vápnom (oxid vápenatý). ^[chýba zdroj] Ako amónna soľ sa najčastejšie používal salmiak:[1]

2 NH₄Cl + 2 CaO → CaCl₂ + Ca(OH)₂ + 2 NH₃

Začiatkom 1. svetovej vojny nemeckí chemici Fritz Haber a Carl Bosch navrhli postup, dnes zvaný Haber-Boschov proces, na priamu syntézu amoniaku z plynného dusíka a vodíka:[1][3][5][6]

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃

Reakcia prebieha pri vysokej teplote (450 °C) a vysokom tlaku (100 atm).[3] Prebieha za prítomnosti železa ako katalyzátora,[1] ako promótor (látka aktivujúca katalyzátor) sa používa oxid hlinitý, pričom celá sústava sa zahrieva (napriek tomu, že reakcia je exotermická; je to z čisto ekonomických dôvodov).

Použitie

Amoniak sa používa pri výrobe priemyselných hnojív a na výrobu močoviny.[1] Takisto sa z neho vyrábajú plasty a výbušniny.[3]

V analytickej chémii sa využíva ako zrážadlo. Niekedy sa používa ako rozpúšťadlo pre rôzne chemické reakcie.[1] Veľmi dobre sa vňom rozpúšťajú alkalické kovy (rozpustnosť cézia v amoniaku je až 330 g Cs na 100 g NH₃), ktoré tvoria vodívé farebné roztoky.[3]

Referencie

1. amoniak. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 94.
2. KRIVOSUDSKÝ, Lukáš; GALAMBOŠ, Michal; LEVICKÁ, Jana. STRUČNÝ SPRIEVODCA NÁZVOSLOVÍM ANORGANICKEJ CHÉMIE [online]. Vydavateľstvo UK, 2021, [cit. 2022-07-24]. Dostupné online.
3. Shriver & Atkins' inorganic chemistry. Oxford : Oxford University Press, 2010. (5th ed.) Dostupné online. ISBN 978-0-19-923617-6. S. 377, 383.
4. YOKE, John. Ammonium hydroxide does not exist. Journal of Chemical Education, 1989-04, roč. 66, čís. 4, s. 310. Dostupné online [cit. 2022-09-26]. ISSN 0021-9584. DOI: 10.1021/ed066p310. (po anglicky)
5. HAGER, Thomas. The alchemy of air : a Jewish genius, a doomed tycoon, and the scientific discovery that fed the world but fueled the rise of Hitler. New York : [s.n.], 2008. (First edition.) Dostupné online. ISBN 978-0-307-35178-4.
6. SMIL, Vaclav. Enriching the earth : Fritz Haber, Carl Bosch, and the transformation of world food production. Cambridge, Mass. : MIT Press, 2001. Dostupné online. ISBN 0-262-19449-X.

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Amoniak