Аммиак

NH3, простейшее химическое соединение азота с водородом. Один из важнейших продуктов химической промышленности; синтез А. из азота воздуха и водорода — основной метод получения т. н. связанного Азота. В природе А. образуется при разложении азотсодержащих органических веществ. Название «А.» — сокращенное от греч. hals ammoniakos или лат. sal ammoniacus; так назывался нашатырь (Аммония хлорид), который получали в оазисе Аммониум (ныне Сива) в Ливийской пустыне.

Физические и химические свойства. А. — бесцветный газ с резким удушливым запахом и едким вкусом. Плотность газообразного А. при 0°С и 101,3 кн/м2 (760 мм рт. ст.) 0,7714 кг/м3, tкип —33,35°С, tпл —77,70°С, tкpит 132,4°С, давление критическое 11,28 Мн/м2 (115,0 кгс/см2), плотность критическая 235 кг/м3, теплота испарения 23,37 кдж/моль (5,581 ккал/моль). Сухая смесь А. с воздухом способна взрываться; границы взрывчатости при комнатной температуре лежат в пределах 15,5—28% А., с повышением температуры границы расширяются. А. хорошо растворим в воде (при 0°С объём воды поглощает около 1200 объёмов А., при 20 °С — около 700 объёмов А.). При 20°С и 0,87 Мн/м2 (8,9 кгс/см2) А. легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м3, сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий А. сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей (См. Водородная связь). Жидкий А. практически не проводит электрический ток. Жидкий А. — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый А. — бесцветные кубические кристаллы.

Молекула А. имеет форму правильной тригонометрической пирамиды с атомом N в вершине; углы между связями H—N—H 108°, межатомные расстояния H—N—H 1,015Å, H—H 1,64Å.

Интересным свойством молекул А. является их способность к структурной инверсии, т. е. к «выворачиванию наизнанку» путём прохождения атома азота сквозь образованную атомами водорода плоскость основания пирамиды. Инверсия связана с излучением строго определённой частоты, на основе чего была создана аппаратура для очень точного определения времени (молекулярные генераторы). Такие «молекулярные часы» позволили, в частности, установить, что продолжительность земных суток ежегодно возрастает на 0,43 мсек. Дипольный момент молекулы А. равен 1,43D. Благодаря отсутствию неспаренных электронов А. диамагнитен.

А. — весьма реакционноспособное соединение. За счёт наличия неподелённой электронной пары у атома N особенно характерны и легко осуществимы для А. реакции присоединения. Наиболее важна реакция присоединения протона к молекуле А., ведущая к образованию иона аммония (См. Аммоний) NH+4, который в соединениях с анионами кислот ведёт себя подобно ионам щелочных металлов. Такие реакции происходят при растворении А. в воде с образованием слабого основания — аммония гидроокиси (См. Аммония гидроокись) NH4OH, а также при непосредственном взаимодействии А. с кислотами. Распространённый тип реакций присоединения — образование аммиакатов (См. Аммиакаты) при действии газообразного или жидкого А. на соли. Для А. характерны также реакции замещения. Щелочные и щёлочноземельные металлы реагируют с жидким и газообразным А., образуя в зависимости от условий Нитриды (Na3N) или амиды (NaNH2). А. реагирует также с серой, галогенами, углем, CO2 и др. К окислителям в обычных условиях А. довольно устойчив, однако, будучи подожжён, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и свободный азот. Каталитическим окислением А. получают окись азота, превращаемую затем в азотную кислоту (См. Азотная кислота).

Получение и применение. В лабораторных условиях А. может быть получен вытеснением его сильными щелочами из аммониевых солей по схеме: 2NH4CI + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O. Старейший промышленный способ получения А. — выделение его из отходящих газов при коксовании (См. Коксование) угля. Основной современный способ промышленного получения А. — синтез из элементов — азота и водорода, предложенный в 1908 немецким химиком Ф. Габером.

Наиболее распространённым и экономичным методом получения технологического газа для синтеза А. является конверсия углеводородных газов. Исходным сырьём в этом процессе служит природный газ, а также попутные нефтяные газы, газы нефтепереработки, остаточные газы производства ацетилена. Сущность конверсионного метода получения азото-водородной смеси состоит в разложении при высокой температуре метана и его гомологов на водород и окись углерода с помощью окислителей — водяного пара и кислорода. К конвертированному газу при этом добавляют атмосферный воздух или воздух, обогащенный кислородом. Синтез А. из простых веществ

Аммиак

протекает с выделением тепла и уменьшением объёма. Наиболее благоприятными, с точки зрения равновесия, условиями образования А. являются возможно более низкая температура и возможно более высокое давление. Без катализаторов реакция синтеза А. вообще не происходит. В промышленности для синтеза А. используют исключительно железные катализаторы, получаемые восстановлением сплавленных окислов железа Fe3O4 с активаторами (Al2O3, K2O, CaO, SiO2, а иногда и MgO). Важный этап процесса синтеза — очистка газовой смеси от каталитических ядов (к ним относятся вещества, содержащие S, O2, Se, P, As, пары воды, CO и др.).

Способы производства синтетического А. различаются по применяемому давлению: системы низкого (10—15 Мн/м2), среднего (25—30 Мн/м2) и высокого (50—100 Мк/л2) давления. Наиболее распространены системы среднего давления (30 Мн/м2 и 500°С) (1 Мн/м2(10 кгс/см2). Для увеличения степени использования газа в современных системах синтеза А. применяют многократную циркуляцию азото-водородной смеси — круговой аммиачный цикл (см. рис.).

Свежий газ (азото-водородная смесь) и непрореагировавшие, т. н. циркуляционные газы поступают сначала в фильтр 1, где они очищаются от посторонних примесей, затем в межтрубное пространство конденсационной колонны 2, отдавая своё тепло газу, движущемуся по трубкам колонны. Далее газы проходят через испаритель 3, в котором происходят их дальнейшее охлаждение и конденсация А., увлечённого циркуляционными газами. Охлажденная смесь газов и сконденсировавшийся А. из испарителя направляются в разделительную часть (сепаратор) конденсационной колонны, где жидкий А. отделяется и как готовый продукт выводится по трубе в резервуар 9. Газообразный А., выходящий из испарителя, проходя брызгоуловитель 4, освобождается от капель жидкого А. и направляется в цех переработки или в холодильную установку на сжижение. Газы, освобожденные от А., из сепаратора поступают в колонну синтеза 5. Колонна синтеза внутри имеет катализаторную коробку с трубчатой или полочной насадкой и теплообменник. Газы, проходя через колонну синтеза, реагируют между собой; выходящая из колонны газовая смесь содержит 15 — 20% А. Далее эти газы поступают в конденсатор 6, где и происходит сжижение А. Жидкий А. отделяется в сепараторе 7 и поступает в резервуар 9, а непрореагировавшие газы подаются циркуляционным насосом 8 в фильтр 1 для смешения со свежей азото-водородной смесью.

А. используется для получения азотной кислоты, азотсодержащих солей, мочевины (См. Мочевина), синильной кислоты (См. Синильная кислота), соды (См. Сода) по аммиачному методу. Так как жидкий А. имеет большую теплоту испарения, то. он служит рабочим веществом холодильных машин. Жидкий А. и его водные растворы применяют как Жидкие удобрения. Большие количества А. идут на аммонизацию Суперфосфата и туковых смесей.

А. ядовит. Он сильно раздражает слизистые оболочки. Острое отравление А. вызывает поражения глаз и дыхательных путей, одышку, воспаление лёгких. Предельно допустимой концентрацией А. в воздухе производственных помещений считается 0,02 г/м3. А. хранят в стальных баллонах, окрашенных в жёлтый цвет, с чёрной надписью — А.

Лит.: Технология связанного азота, М., 1966.

В. К. Бельский.

Аммиак. Рис. 2

Агрегат синтеза аммиака (технологическая схема).

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. АММИАК — АММИАК (от греч. hals ammoniakos — нашатырь) — NH3, бесцветный газ с резким удушливым запахом; плотность 0,681 г/см3 (-33,35 °С) — tпл -77,7 °С, tкип -33,35 °С; при давлении 0,9 МПа сжижается при комнатной температуре. Большой энциклопедический словарь
  2. аммиак — [ < гр. смолистая камедь] – бесцветный газ с резким неприятным запахом, соединение азота с водородом; образуется при гниении органических веществ, например, навоза; в промышленности аммиак получается синтетически из элементов азота и водорода... Большой словарь иностранных слов
  3. аммиак — АММИАК, АММОНИАК м. летучая щелочь, нашатырная щелочь, состоящая из азота и водорода; известна как составная часть нашатыря и спирта его. Аммиаковый, аммиачный, нашатырный. Толковый словарь Даля
  4. аммиак — орф. аммиак, -а Орфографический словарь Лопатина
  5. аммиак — Аммиа́к/. Морфемно-орфографический словарь
  6. аммиак — АММИАК (от греч. hals ammoniakos, букв. — амонова соль; так назывался нашатырь, который получали близ храма бога Амона в Египте) NH3 бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет форму правильной пирамиды (см. рис. 1). Химическая энциклопедия
  7. Аммиак — Бесцветный газ (химическая формула — 4), важное звено в круговороте азота в биосфере, продукт деятельности микроорганизмов-азотфиксаторов, связывающих атмосферный азот. Кроме того... Экологические термины и определения
  8. Аммиак — I Аммиак химическое соединение азота с водородом, в организме человека и животных образуется в процессе азотистого обмена, токсичен. В медицине 10% водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт. При растворении в воде... Медицинская энциклопедия
  9. аммиак — аммиак м. Бесцветный газ с резким запахом, представляющий собою соединение азота с водородом. Толковый словарь Ефремовой
  10. аммиак — АММИ’АК, аммиака, мн. нет, ·муж. (см. аммониак). 1. Бесцветный газ с едким запахом, состоящий из азота и водорода (·хим. ). 2. Нашатырный спирт (·разг., спец., ·апт. ). Толковый словарь Ушакова
  11. аммиак — АММИАК а, м. ammoniaque m. <�Слово> аммиак, представляет собой искусственное образование химика Я. Д. Захарова в результате сокращения слова аммониак в 1801 г., заимствованного в 1799 г. из фр. яз. ЭС. Словарь галлицизмов русского языка
  12. аммиак — -а, м. Бесцветный газ с резким неприятным запахом, представляющий собой соединение азота с водородом и образующий при растворении в воде так наз. нашатырный спирт. [От греч. ‛άλς ’αμμωνιακόν — смолистая камедь] Малый академический словарь
  13. аммиак — NH3, простейшее химич. соединение азота с водородом. Конечный продукт распада и исходное соединение при биосинтезе азотсодержащих веществ в живых клетках. Концентрация свободного А. в живых тканях в виде иона аммония (NH 4) невелика. Биологический энциклопедический словарь
  14. аммиак — АММИАК, а, м. Бесцветный газ с едким запахом, соединение азота с водородом. | прил. аммиачный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова
  15. АММИАК — АММИАК (NH3), бесцветный, негорючий газ, с едким запахом, состоящий из азота и водорода. Используется для производства азотистых удобрений. Научно-технический словарь
  16. аммиак — АММИАК, NH3, химич. соединение азота с водородом. Бесцветный газ с резким удушливым запахом. Химически активен. Легко растворяется в воде (10%-ный водный раствор А. известен как нашатырный спирт), при взаимодействии... Ветеринарный энциклопедический словарь
  17. аммиак — АММИАК -а; м. [франц. ammoniaque]. Бесцветный газ с резким неприятным запахом, представляющий собой соединение азота с водородом и образующий при растворении в воде нашатырный спирт (применяется для производства удобрений, в холодильных установках и т.п. Толковый словарь Кузнецова