Oksidacija amonijaka i njegova svojstva

Jedno od najvažnijih jedinjenja azota je amonijak. Po svojim fizičkim svojstvima radi se o bezbojnom gasu oštrog, zagušljivog mirisa (Ovo je miris vodenog rastvora amonijum hidroksida nh₃·H₂O). Gas se dobro rastvara u vodi. U vodenom rastvoru amonijum je slaba baza. To je jedan od najvažnijih proizvoda hemijske industrije.

NH₃-dobar reduktor, kao u molekuli amonijuma, azot ima najnižu oksidacijsku državu -3. Mnoge karakteristike amonijaka određuju par pojedinačnih elektrona u atomu azota – reakcije adicije sa amonijakom nastaju zbog njegovog prisustva (ovaj par singlova se nalazi u slobodnoj orbiti protona H⁺).

Kako doći do amonijaka

Postoje dvije glavne praktične metode za proizvodnju amonijaka: jedna u laboratoriji, druga u industriji.

Razmislite o proizvodnji amonijaka u industriji. Interakcija molekularnog azota i vodonika: N₂ + 2h₂ = 2nh₃ (reverzibilna reakcija). Ova metoda proizvodnje amonijaka naziva se haberova reakcija. Za molekularni azot i vodonik, koji moraju reagovati, moraju se zagrejati na 500cc ili 932ff, mora se stvoriti pritisak od 25-30 MPA. Porozno gvožđe treba da bude prisutno kao katalizator.

Priprema u laboratoriji je reakcija između amonijum hlorida i kalcijum hidroksida: CA(OH)Co₂ + 2NH₄CL = CaCl₂ + 2NH₄OH (pošto je NH₄OH veoma slaba veza, odmah se raspada na gas amonijaka i vodu: NH₄OH = NH₃ + H₂O).

Reakcija oksidacije amonijaka

Javljaju se sa promjenom stanja oksidacije azota. Budući da je amonijak dobar reduktor, može se koristiti za smanjenje teških metala iz njihovih oksida.

Redukcija metala: 2nh₃ + 3CuO = 3cu + N₂ + 3H₂O (kada se bakar (II) oksid zagreva u prisustvu amonijaka, metalni bakar crvene boje se smanjuje).

Oksidacija amonijaka u prisustvu jakih oksidacionih sredstava (na primer, halogena) odvija se prema jednačini: 2nh₃ + 3cl₂ = n₂ + 6HCl (zagrevanje je potrebno za ovu redoks reakciju). Kada je kalijum permanganat izložen amonijaku u alkalno okruženje posmatra se formiranje molekularnog azota, kalijum permanganata i vode: 2nh₃ + 6kmno+ + 6KOH = 6k₂mno+ + N₂ + 6H₂O.

Pod intenzivnim zagrevanjem (do 1200 °C ili 2192FF), amonijak se može razgraditi na jednostavne supstance: 2NH₃ = N₂ + 3H₂. Na 1000 oC ili 1832 amonijak reaguje sa metanom CH_Četiri. :2CH₄ + 2NH₃ + 3O₂ = 2HCN + 6H₂O (cijanovodonična kiselina i voda) . Oksidacijom amonijaka sa natrijum hipohlorit hidrazin NH ponudio 2nh ₃ + NaOCl = N₂H₄ + NaCl + H₂O

Sagorevanje amonijaka i njegova katalitička oksidacija kiseonikom

Oksidacija amonijaka sa kiseonikom ima određene karakteristike. Postoje dvije različite vrste oksidacije: katalitička (sa katalizatorom), brza (gorenje).

Tokom gorenja gorenja dolazi do redoks reakcije čiji su proizvodi molekularni azot i voda: 4NH3 + 2O2 = 2N2 + 6H2O (plamen je žuto-zeleni, sagorevanje počinje na 651 ili 103,8 stepeni Farenhajta, jer je to temperatura spontanog paljenja amonijaka). Katalitička oksidacija kiseonikom se takođe javlja kada se zagreje (oko 800cc ili 1472ff), ali jedan od produkata reakcije je drugačiji: 4nh₃ + 5o₂ = 4NO + 6H₂O (u prisustvu platine ili oksida gvožđa, mangana, hroma ili kobalta kao katalizatora, proizvodi oksidacije su azotni oksid (II) i voda).

Razmotrite homogenu oksidaciju amonijaka sa kiseonikom. Nekontrolisana homogena oksidacija amonijačne gasne faze je relativno spora reakcija. Nije detaljno izviješteno, ali donja granica zapaljivosti mješavina amonijaka i zraka na 25 oC iznosi oko 15% u rasponu pritiska od 1-10 bara i smanjuje se s porastom početne temperature mješavine plina.

Ako je CNH~ molarni razlomak_{od NH3} u mešavini vazduha i amonijaka sa temperaturom tmixed (OC), zatim iz podataka CNH = 0.15-0 slijedi da je granica zapaljivosti niska. Stoga je razumno raditi sa dovoljnom marginom sigurnosti ispod niže granice zapaljivosti, po pravilu su podaci o miješanju amonijaka sa zrakom često daleko od savršenih.

Hemijska Svojstva

Razmotrite kontaktnu oksidaciju amonijaka u dušikov oksid. Tipične hemijske reakcije sa amonijakom bez promene stepena oksidacije azota:

• Reakcija sa vodom: nh₃ + H₂O = NH₄OH = nh₄ ⁺+ oh - - reakcija je reverzibilna, pošto je amonijum hidroksid nh₄oh nestabilno jedinjenje).
• Reakcija sa kiseline sa formiranje normalno i kiselina soli: NH₃ + HCl = NH₄Cl (normalno amonijum klorida soli je formirana);NH₃ + H₂SO₄ = NH₄HSO₄ (u reakcija amonijaka sa hladnim koncentrirana sumporne kiseline je kiselina soli amonijum hydrosulfate); 2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄.
• Reakcije sa solima teških metala za formiranje kompleksa: 2nh₃ + AgCl = [Ag(nh₃)♭] Cl (kompleksna jedinjenja oblika diamina srebrnog (I) hlorida).
• Reakcija sa haloalkanima: NH3 + CH3Cl = [CH3NH3]Cl (oblici metilamonijum hidrohlorida su supstituisani amonijum jon NH4=).
• Reakcija sa alkalnim metalima: 2nh₃ + 2k = 2knh₂ + H₂ (nastaje kalijum amid knh₂; azot ne menja oksidaciono stanje, iako je reakcija redoks). Reakcije sabiranja se dešavaju u većini slučajeva bez promene oksidacionog stanja (sve navedeno, osim poslednjeg, klasifikovano je po ovom tipu).

Zaključak

Amonijak, popularna supstanca koja se aktivno koristi u industriji. Danas zauzima posebno mjesto u našim životima, od tada većinu proizvoda njegovih aktivnosti koristimo svaki dan. Ovaj članak će biti koristan za čitanje mnogima koji žele da znaju šta nas okružuje.