Kimyoviy moddaning optimal miqdorini ishlab chiqarish jarayoniga, shuningdek, uning maksimal sifatiga erishishga bir qator omillar ta'sir qiladi. Ammiak ishlab chiqarish bosimga, haroratga, katalizator mavjudligiga, ishlatiladigan moddalarga va hosil bo'lgan materialni olish usuliga bog'liq. Ishlab chiqarish jarayonidan eng katta foyda olish uchun ushbu parametrlar to'g'ri muvozanatlangan bo'lishi kerak.
Ammiakning xossalari
Xona haroratida va normal havo namligida ammiak gazsimon holatda bo'lib, juda jirkanch hidga ega. Tanadagi shilliq qavatlarga toksik va tirnash xususiyati beruvchi ta'sir ko'rsatadi. Ammiakning ishlab chiqarilishi va xossalari jarayonda suvning ishtirokiga bog'liq, chunki bu modda normal muhit sharoitida juda eriydi.
Ammiak vodorod va azotning birikmasidir. Uning kimyoviy formulasi NH3 dir.
Ushbu kimyoviy faol kamaytiruvchi vosita sifatida ishlaydi, uning yonishi erkin azotni chiqaradi. Ammiak asoslar va ishqorlarning xususiyatlarini namoyon qiladi.
Moddaning suv bilan reaksiyasi
NH 3 suvda eritilsa, ammiakli suv olinadi. Oddiy haroratda 1 hajm suv elementida maksimal 700 hajm ammiak eritilishi mumkin. Ushbu modda ammiak sifatida tanilgan va o'g'it ishlab chiqarish sanoatida va texnologik qurilmalarda keng qo'llaniladi.
Suvda erishi natijasida olingan NH 3 xossalarida qisman ionlashgan.
Ammiak ushbu elementni olish uchun laboratoriya usullaridan birida qo'llaniladi.
Laboratoriyada moddani olish
Ammiak ishlab chiqarishning birinchi usuli ammiakni qaynatishdir, undan keyin hosil bo'lgan bug 'quritiladi va kerakli kimyoviy birikma yig'iladi. Ammiakni laboratoriya sharoitida söndürülmüş ohak va qattiq ammoniy xloridni qizdirish orqali ham olish mumkin.
Ammiak ishlab chiqarish reaktsiyasi quyidagi shaklga ega:
2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O
Ushbu reaksiya jarayonida oq cho'kma hosil bo'ladi. Bu CaCl 2 tuzi va suv va kerakli ammiak ham hosil bo'ladi. Kerakli moddani quritish uchun u soda bilan birgalikda ohak aralashmasidan o'tkaziladi.
Laboratoriyada ammiakni olish uni kerakli miqdorda ishlab chiqarish uchun eng maqbul texnologiyani ta'minlamaydi. Odamlar ko'p yillar davomida sanoat miqyosida moddani olish yo'llarini qidirmoqdalar.
Ishlab chiqarish texnologiyalarini o'rnatishning kelib chiqishi
1775-1780 yillarda atmosferadan erkin azot molekulalarini bog'lash bo'yicha tajribalar o'tkazildi. Shvetsiyalik kimyogari K.Shelle shunga o'xshash reaksiya topdi
Na 2 CO 3 + 4C + N 2 = 2NaCN + 3CO
Uning asosida 1895 yilda N.Karo va A.Frank erkin azot molekulalarini bog‘lash usulini ishlab chiqdilar:
CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C
Ushbu variant juda ko'p energiya talab qildi va iqtisodiy jihatdan foydali emas edi, shuning uchun vaqt o'tishi bilan u tark etildi.
Yana bir ancha qimmat usul ingliz kimyogarlari D.Pristli va G.Kavendish tomonidan kashf etilgan azot va kislorod molekulalari oʻrtasidagi oʻzaro taʼsir jarayoni edi:
Ammiakga bo'lgan talabning ortishi
1870 yilda bu kimyoviy modda gaz sanoatining kiruvchi mahsuloti hisoblanib, amalda foydasiz edi. Biroq, 30 yil o'tgach, u koks sanoatida juda mashhur bo'ldi.
Dastlab ammiakga bo'lgan ehtiyojning ortishi uni ko'mirdan ajratib olish orqali qondirildi. Ammo moddaning iste'moli 10 barobar ortishi bilan uni ajratib olish yo'llarini topish bo'yicha amaliy ishlar olib borildi. Atmosferadagi azot zahiralaridan foydalangan holda ammiak ishlab chiqarish joriy etila boshlandi.
Azotga asoslangan moddalarga ehtiyoj iqtisodiyotning deyarli barcha ma'lum tarmoqlarida kuzatildi.
Sanoat talabini qondirish yo'llarini topish
Insoniyat materiya ishlab chiqarish tenglamasini amalga oshirish uchun uzoq yo'lni bosib o'tdi:
N2 + 3H2 = 2NH3
Sanoatda ammiak ishlab chiqarish birinchi marta 1913 yilda vodorod va azotdan katalitik sintez orqali amalga oshirilgan. Usul 1908 yilda F. Xaber tomonidan kashf etilgan.
Ochiq texnologiya turli mamlakatlardan kelgan ko'plab olimlarning uzoq vaqtdan beri davom etayotgan muammosini hal qildi. Shu nuqtaga qadar azotni NH 3 shaklida bog'lash mumkin emas edi. Ushbu kimyoviy jarayon siyanamid reaktsiyasi deb ataladi. Ohak va uglerod harorati oshganda, CaC 2 (kaltsiy karbid) moddasi olindi. Azotni isitish orqali ular kaltsiy siyanamid CaCN 2 ishlab chiqarishga erishdilar, undan ammiak gidroliz orqali ajralib chiqdi.
Ammiak ishlab chiqarish texnologiyalarini joriy etish
Jahon sanoat miqyosida NH 3 ishlab chiqarish Baden soda zavodi vakili A. Mittash tomonidan F. Xaberning texnologiya patentini sotib olish bilan boshlandi. 1911 yil boshida kichik o'rnatishda ammiak sintezi muntazam bo'ldi. K.Bosh F.Haber ishlanmalari asosida yirik kontakt apparatini yaratdi. Bu ishlab chiqarish miqyosida sintez yo'li bilan ammiak olish jarayonini ta'minlovchi original uskuna edi. K. Bosch bu masala bo'yicha to'liq rahbarlikni o'z zimmasiga oldi.
Energiya xarajatlarini tejash ma'lum katalizatorlarning sintez reaktsiyalarida ishtirok etishni nazarda tutadi.
Tegishli komponentlarni topish ustida ishlayotgan bir guruh olimlar quyidagilarni taklif qilishdi: kaliy va alyuminiy oksidlari qo'shilgan va hali ham sanoatda ammiak ishlab chiqarish uchun eng yaxshilaridan biri hisoblangan temir katalizatori.
1913-yil 9-sentabrda katalitik sintez texnologiyasidan foydalanadigan dunyodagi birinchi zavod ishlay boshladi. Ishlab chiqarish quvvati asta-sekin oshirildi va 1917 yil oxiriga kelib oyiga 7 ming tonna ammiak ishlab chiqarildi. Zavod ishga tushgan birinchi yilda bu ko‘rsatkich oyiga atigi 300 tonnani tashkil etgan.
Keyinchalik, boshqa barcha mamlakatlar ham katalizatorlar yordamida sintez texnologiyasidan foydalanishni boshladilar, bu esa Mohiyatan Xaber-Bosch texnikasidan unchalik farq qilmadi. Yuqori bosim va aylanish jarayonlaridan foydalanish har qanday texnologik jarayonda sodir bo'lgan.
Rossiyada sintezning joriy etilishi
Rossiyada ammiak ishlab chiqarish uchun katalizatorlar yordamida sintez ham qo'llanilgan. Reaktsiya quyidagicha ko'rinadi:
Rossiyada birinchi ammiak sintezi zavodi 1928 yilda Chernorechenskda ishlay boshladi, keyin esa boshqa ko'plab shaharlarda ishlab chiqarish quvvatlari qurildi.
Ammiak ishlab chiqarish bo'yicha amaliy ishlar doimiy ravishda kuchayib bormoqda. 1960-1970 yillarda sintez deyarli 7 barobar oshdi.
Mamlakatda ammiakni muvaffaqiyatli olish, to'plash va tanib olish uchun aralash katalitik moddalar qo'llaniladi. Ularning tarkibini o'rganish bilan S. S. Lachinov boshchiligidagi bir guruh olimlar shug'ullanadi. Aynan shu guruh sintez texnologiyasi uchun eng samarali materiallarni topdi.
Jarayonning kinetikasi bo'yicha tadqiqotlar ham davom etmoqda. Bu sohadagi ilmiy ishlanmalar M. I. Temkin, shuningdek, uning hamkorlari tomonidan amalga oshirildi. 1938 yilda bu olim hamkasbi V.M.Pyjev bilan birgalikda ammiak ishlab chiqarishni yaxshilashda muhim kashfiyot qildi. Ushbu kimyogarlar tomonidan tuzilgan sintez kinetika tenglamasi hozir butun dunyoda qo'llaniladi.
Zamonaviy sintez jarayoni
Hozirgi ishlab chiqarishda qo'llaniladigan katalizator yordamida ammiakni olish jarayoni teskari. Shuning uchun ko'rsatkichlarning maksimal ishlab chiqarishga erishishga ta'sirining optimal darajasi masalasi juda dolzarbdir.
Jarayon yuqori haroratda amalga oshiriladi: 400-500 ˚S. Kerakli reaktsiya tezligini ta'minlash uchun katalizator ishlatiladi. NH 3 ning zamonaviy ishlab chiqarilishi yuqori bosimdan foydalanishni o'z ichiga oladi - taxminan 100-300 atm.
Sirkulyatsiya tizimidan foydalanish bilan birgalikda ammiakga aylantirilgan dastlabki materiallarning etarlicha katta massasini olish mumkin.
Zamonaviy ishlab chiqarish
Har qanday ammiak zavodining operatsion tizimi juda murakkab va bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi. Kerakli moddani olish texnologiyasi 6 bosqichda amalga oshiriladi. Sintez jarayonida ammiak ishlab chiqariladi, to'planadi va tan olinadi.
Dastlabki bosqich oltingugurtni oltingugurtdan tozalash vositasi yordamida tabiiy gazdan oltingugurt olishni o'z ichiga oladi. Ushbu manipulyatsiya oltingugurtning katalitik zahar bo'lishi va vodorodni olish bosqichida nikel katalizatorini o'ldirishi sababli talab qilinadi.
Ikkinchi bosqich metan konversiyasini o'z ichiga oladi, bu nikel katalizatori yordamida yuqori harorat va bosim yordamida sodir bo'ladi.
Uchinchi bosqichda havo kislorodida vodorodning qisman yonishi sodir bo'ladi. Natijada suv bug'i, uglerod oksidi va azot aralashmasi hosil bo'ladi.
To'rtinchi bosqichda turli katalizatorlar va ikki xil harorat sharoitida sodir bo'ladigan siljish reaktsiyasi sodir bo'ladi. Dastlab, Fe 3 O 4 ishlatiladi va jarayon 400 ˚C haroratda amalga oshiriladi. Ikkinchi bosqich past haroratlarda ishlab chiqarish imkonini beruvchi yanada samarali mis katalizatorini o'z ichiga oladi.
Keyingi beshinchi bosqich ishqor eritmasini yutish texnologiyasidan foydalangan holda gaz aralashmasidan keraksiz uglerod oksidi (VI) dan xalos bo'lishni o'z ichiga oladi.
Yakuniy bosqichda nikel katalizatori va yuqori harorat orqali vodorodni metanga aylantirish reaktsiyasi yordamida uglerod (II) oksidi chiqariladi.
Barcha manipulyatsiyalar natijasida olingan gaz aralashmasi 75% vodorod va 25% azotni o'z ichiga oladi. U katta bosim ostida siqiladi va keyin sovutiladi.
Aynan shu manipulyatsiyalar ammiakni chiqarish formulasi bilan tavsiflanadi:
N 2 + 3H 2 ↔ 2 NH 3 + 45,9 kJ
Garchi bu jarayon juda murakkab ko'rinmasa-da, uni amalga oshirish bo'yicha yuqoridagi barcha qadamlar ammiakni sanoat miqyosida ishlab chiqarish qiyinligini ko'rsatadi.
Yakuniy mahsulot sifatiga xom ashyo tarkibidagi aralashmalarning yo'qligi ta'sir qiladi.
Kichik laboratoriya tajribasidan yirik ishlab chiqarishgacha bo'lgan uzoq yo'lni bosib o'tgan ammiak ishlab chiqarish bugungi kunda kimyo sanoatining mashhur va ajralmas tarmog'idir. Bu jarayon doimiy ravishda takomillashtirilib, xalq xo‘jaligining har bir yacheykasi uchun sifat, samaradorlik va zarur miqdorda mahsulot ishlab chiqarilishi ta’minlanmoqda.
Ammiak -N.H. 3
Ammiak (evropa tillarida uning nomi "ammiak" kabi eshitiladi) o'z nomini karvon yo'llari chorrahasida joylashgan Shimoliy Afrikadagi Ammon vohasiga qarzdor. Issiq iqlim sharoitida hayvonlarning chiqindilari tarkibidagi karbamid (NH 2) 2 CO ayniqsa tez parchalanadi. Parchalanish mahsulotlaridan biri ammiakdir. Boshqa manbalarga ko'ra, ammiak o'z nomini qadimgi Misr so'zidan olgan Omoniy. Bu Omon xudosiga sig'inadigan odamlarga berilgan nom edi. Marosimlar paytida ular ammiak NH 4 Cl ni hidladilar, bu qizdirilganda ammiakni bug'lanadi.
1. Molekula tuzilishi
Ammiak molekulasi uchburchak piramida shakliga ega, tepasida azot atomi joylashgan. Azot atomining uchta juftlashtirilmagan p-elektroni uchta vodorod atomining 1s-elektronlari (N−H bog'lari) bilan qutbli kovalent bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadi, tashqi elektronlarning to'rtinchi jufti yolg'iz, donor-akseptor bog'lanish hosil qilishi mumkin. vodorod ioni bilan ammoniy ioni NH 4 + hosil qiladi.
Kimyoviy bog'lanish turi:kovalent qutbli, uchtasi bittaσ - sigma N-H aloqalari
2. Ammiakning fizik xossalari
Oddiy sharoitlarda bu o'tkir xarakterli hidli (ammiak hidi), havodan deyarli ikki baravar engil va zaharli rangsiz gazdir.Organizmga fiziologik ta'siriga ko'ra, u asfiksiyali va neyrotrop ta'sirga ega bo'lgan moddalar guruhiga kiradi, ular nafas olayotganda toksik o'pka shishi va asab tizimiga jiddiy zarar etkazishi mumkin. Ammiak bug'lari ko'z va nafas olish organlarining shilliq pardalarini, shuningdek terini kuchli tirnash xususiyati qiladi. Bu biz o'tkir hid sifatida qabul qilgan narsadir. Ammiak bug'lari ko'p miqdorda lakrimatsiya, ko'z og'rig'i, kon'yunktiva va shox pardaning kimyoviy kuyishi, ko'rishning yo'qolishi, yo'talish xurujlari, terining qizarishi va qichishiga olib keladi. NH 3 ning suvda eruvchanligi juda yuqori - suv hajmiga taxminan 1200 hajm (0 ° C da) yoki 700 hajm (20 ° C da).
3.
|
Laboratoriyada |
Sanoatda |
|
Laboratoriyada ammiakni olish uchun ammoniy tuzlariga kuchli ishqorlarning ta'siri qo'llaniladi: NH 4 Cl + NaOH = NH 3 + NaCl + H 2 O (NH 4) 2 SO 4 + Ca(OH) 2 = 2NH 3 + CaSO 4 + 2H 2 O Diqqat !Ammoniy gidroksidi beqaror asos bo'lib, parchalanadi: NH 4 OH ↔ NH 3 + H 2 O Ammiakni qabul qilishda qabul qiluvchi trubkani pastdan yuqoriga qarab ushlab turing, chunki ammiak havodan engilroq: |
Ammiak ishlab chiqarishning sanoat usuli vodorod va azotning bevosita o'zaro ta'siriga asoslangan: N 2(g) + 3H 2(g) ↔ 2NH 3(g) + 45,9k J Shartlar: katalizator - g'ovakli temir harorat - 450 - 500 ˚S bosim - 25-30 MPa Bu Xaber jarayoni deb ataladi (usulning fizik-kimyoviy asoslarini ishlab chiqqan nemis fizigi). |
4. Ammiakning kimyoviy xossalari
Ammiak quyidagi reaktsiyalar bilan tavsiflanadi:
- azot atomining oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan (oksidlanish reaktsiyasi)
- azot atomining oksidlanish holatini o'zgartirmasdan (qo'shimcha)
|
Azot atomining oksidlanish darajasining o'zgarishi bilan bog'liq reaktsiyalar (oksidlanish reaktsiyalari) N -3 → N 0 → N +2 NH 3 -kuchli kamaytiruvchi vosita. |
|
kislorod bilan 1. Ammiakning yonishi (qizdirilganda) 4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6 H 2 0 2. Ammiakning katalitik oksidlanishi (katalizatorPt – Rh, harorat) 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O Video - "Xrom oksidi ishtirokida ammiakning oksidlanishi" tajribasi |
|
metall oksidlari bilan 2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O |
|
kuchli oksidlovchi moddalar bilan 2 NH 3 + 3 Cl 2 = N 2 + 6 HCl (qizdirilganda) |
|
ammiak zaif birikma bo'lib, qizdirilganda parchalanadi 2NH 3 ↔ N 2 + 3H 2 |
|
Azot atomining oksidlanish holatini o'zgartirmasdan reaktsiyalar (qo'shimcha - Ammoniy ionining shakllanishi NH4+donor-akseptor mexanizmi orqali) Video - Tajriba "Ammiakga sifatli reaktsiya" Video - "Olovsiz tutun" eksperimenti Video - "Ammiakning konsentrlangan kislotalar bilan o'zaro ta'siri" tajribasi Video - "Favvora" eksperimenti Video - "Ammiakni suvda eritish" tajribasi |
5. Ammiakning qo'llanilishi
Ishlab chiqarish hajmlari bo'yicha ammiak birinchi o'rinlardan birini egallaydi; Har yili dunyo bo'ylab ushbu birikmaning 100 million tonnaga yaqini ishlab chiqariladi. Ammiak suyuq holatda yoki suvli eritma shaklida mavjud - odatda 25% NH 3 ni o'z ichiga olgan ammiakli suv. Keyinchalik katta miqdorda ammiak ishlatiladi nitrat kislota hosil qiladi qaysiga boradi o'g'it ishlab chiqarish va boshqa ko'plab mahsulotlar. Ammiakli suv ham to'g'ridan-to'g'ri o'g'it sifatida ishlatiladi va ba'zan dalalar to'g'ridan-to'g'ri suyuq ammiak bilan tanklardan sug'oriladi. Ammiakdan turli ammoniy tuzlari, karbamid, metenamin oladi. Uning arzon sovutgich sifatida ham ishlatiladi sanoat sovutish moslamalarida.
Ammiak ham ishlatiladi sintetik tolalar ishlab chiqarish uchun, masalan, neylon va neylon. Yengil sanoatda u paxta, jun va ipakni tozalash va bo'yashda ishlatiladi. Neft-kimyo sanoatida ammiak kislotali chiqindilarni zararsizlantirish uchun ishlatiladi va tabiiy kauchuk sanoatida ammiak plantatsiyadan zavodga o'tayotganda lateksni saqlab qolishga yordam beradi. Solvay usulida soda ishlab chiqarishda ammiak ham ishlatiladi. Po'lat sanoatida ammiak azotlash uchun ishlatiladi - po'latning sirt qatlamlarini azot bilan to'yintirish, bu uning qattiqligini sezilarli darajada oshiradi.
Shifokorlar ammiakning suvli eritmalaridan foydalanadilar (ammiak) kundalik amaliyotda: ammiakga botirilgan paxta sumkasi odamni hushidan ketish holatidan chiqaradi. Ushbu dozada ammiak odamlar uchun xavfli emas.
MASHQLAR
Simulyator №1 "Ammiakning yonishi"
Simulyator №2 "Ammiakning kimyoviy xossalari"
TOPSHIRISH VAZIFALARI
№1. Sxema bo'yicha transformatsiyalarni amalga oshiring:
a) azot → ammiak → azot oksidi (II)
b) Ammoniy nitrat → Ammiak → Azot
c) ammiak → ammoniy xlorid → ammiak → ammoniy sulfat
ORR uchun elektron balansni tuzing; RIO uchun to'liq ionli tenglamalar.№ 2. Ammiak hosil qiluvchi kimyoviy reaksiyalar uchun to‘rtta tenglama yozing.
AMMONIYA [yunonchadan qisqartirilgan? Lotin sal ammiak; bu ammiakning (ammiak xlorid) nomi edi, u Liviya cho'lidagi Ammoniy vohasida tuya go'ngini yoqish natijasida olingan], azotning vodorod bilan eng oddiy kimyoviy birikmasi, NH 3; kimyo sanoatining ko'p tonnali mahsuloti.
Xususiyatlari. NH 3 molekulasi yuqori qismida azot atomi bo'lgan muntazam piramida shakliga ega; N-H aloqalari qutbli, N-H bog'lanish energiyasi 389,4 kJ/mol. N atomida ammiakning donor-akseptor va vodorod aloqalarini hosil qilish qobiliyatini aniqlaydigan yolg'iz juft elektron mavjud. NH 3 molekulasi inversiyaga qodir - vodorod atomlari hosil qilgan piramida asosining tekisligidan azot atomini o'tkazish orqali "ichiga burish".
Ammiak - o'tkir hidli rangsiz gaz; t pl -77,7 ° S; t qaynatish -33,35 ° C; gazsimon NH 3 zichligi (0 ° C da, 0,1 MPa) 0,7714 kg / m 3; elementlardan ammiak hosil bo'lish issiqligi DN arr -45,94 kJ/mol. Ammiakning havo bilan quruq aralashmasi (og'irligi bo'yicha 15,5-28% NH 3) portlashi mumkin. Suyuq NH 3 rangsiz, sinishi yuqori suyuqlik, ko'plab organik va noorganik birikmalar uchun yaxshi erituvchidir. Ammiak suvda oson eriydi (20°C da ogʻirligi boʻyicha 33,1%), spirt, aseton, benzol va xloroformda biroz kamroq eriydi. Ammiakning suvdagi ammiakli eritmasi ammiak hidli rangsiz suyuqlikdir; Og'irligi bo'yicha 10% NH 3 ni o'z ichiga olgan eritma ammiak savdo nomiga ega. Suvli eritmada ammiak qisman NH + 4 va OH - ga ionlanadi, bu eritmaning ishqoriy reaktsiyasini aniqlaydi (pK 9,247).
Ammiakning vodorod va azotga parchalanishi 1200 ° C dan yuqori haroratlarda va katalizatorlar (Fe, Ni) ishtirokida - 400 ° C dan yuqori bo'lganida sezilarli bo'ladi. Ammiak juda reaktiv birikma. U qo'shilish reaktsiyalari, xususan, kislotalar bilan o'zaro ta'sirlashganda proton reaktsiyalari bilan tavsiflanadi. Natijada ko'p xossalari bo'yicha ishqoriy metall tuzlariga o'xshash ammoniy tuzlari hosil bo'ladi. Lyuis asosi bo'lgan ammiak nafaqat H + ni, balki boshqa elektron qabul qiluvchilarni ham biriktiradi, masalan, BF 3 ni BF 3 ? NH 3 hosil qiladi. NH 3 ning oddiy yoki murakkab metall tuzlariga ta'siri ammiak hosil qiladi, masalan, cis-. Ammiak o'rnini bosuvchi reaktsiyalar bilan ham tavsiflanadi. Ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari NH 3 (masalan, NaNH 2) bilan amidlar hosil qiladi. Ammiak atmosferasida qizdirilganda ko'plab metallar va metall bo'lmaganlar (Zn, Cd, Fe, Cr, B, Si va boshqalar) nitridlar (masalan, BN) hosil qiladi. Taxminan 1000 ° C haroratda NH 3 uglerod bilan reaksiyaga kirishib, vodorod siyanidi HCN ni hosil qiladi va qisman N 2 va H 2 ga parchalanadi. CO 2 bilan ammoniy karbamat NH 2 COONH 4 hosil qiladi, u 160-200 ° S haroratda va 40 MPa gacha bo'lgan bosimda suv va karbamidga parchalanadi. Ammiakdagi vodorod galogenlar bilan almashtirilishi mumkin. Ammiak O2 atmosferasida yonib, suv va N2 hosil qiladi. Ammiakning katalitik oksidlanishi (Pt katalizatori) NO hosil qiladi (reaksiya nitrat kislota ishlab chiqarishda ishlatiladi), metan bilan aralashtirilgan ammiakning oksidlanishi esa HCN hosil qiladi.
Qabul qilish va foydalanish. Tabiatda ammiak azot o'z ichiga olgan birikmalarning parchalanishi paytida hosil bo'ladi. 1774 yilda J. Pristley birinchi marta ammiakni ammoniy xloridga ohak ta'siridan hosil bo'lgan simob vannasida yig'di. NH 3 ni ishlab chiqarishning eng qadimgi sanoat usuli bu ko'mirni kokslash jarayonida chiqindi gazlardan ammiakni ajratishdir.
Ammiak ishlab chiqarishning asosiy zamonaviy usuli 1908 yilda F. Xaber tomonidan taklif qilingan azot va vodoroddan sintez qilishdir. Sanoatda ammiak sintezi N 2 + ZH 2 →←2NH 3 reaksiyasi orqali amalga oshiriladi. Muvozanatning o'ngga siljishi bosimning oshishi va haroratning pasayishi bilan osonlashadi. Jarayon taxminan 30 MPa bosim va 450-500 ° S haroratda katalizator - Fe, K 2 O, Al 2 O 3, CaO va boshqalar oksidlari bilan faollashtirilgan holda amalga oshiriladi. katalizator massasidan o'tib, faqat 20-25% ammiakga aylanadi.boshlang'ich gaz aralashmasi; To'liq konvertatsiya qilish uchun takroriy aylanish talab qilinadi. Ammiak ishlab chiqarishda H 2 ni ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo metanning ikki bosqichli bug'-gaz reformatsiyasi usuli bilan qayta ishlangan tabiiy yonuvchi gazdir.
Ammiak ishlab chiqarish quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi: tabiiy gazni oltingugurt birikmalaridan H 2 S gacha katalitik gidrogenlash orqali ammiakni keyinchalik ZnO tomonidan singdirish bilan tozalash; tabiiy gazni quvurli pechda Ni-Al katalizatorida 860°S haroratda 3,8 MPa bosim ostida bug 'riformatsiyasi (birlamchi reforming); 990-1000 ° S haroratda va Ni-Al katalizatorida 3,3 MPa da milya konvertorida (ikkilamchi reforming) qoldiq metanni bug'-havoga aylantirish; bu bosqichda vodorod atmosfera havosidan azot bilan boyitiladi, azot va vodorod aralashmasini olish uchun (hajm nisbati 1:3), NH 3 sinteziga beriladi; CO ni CO 2 va H 2 ga birinchi navbatda 450 ° C va Fe-Cr katalizatorida 3,1 MPa, keyin 200-260 ° C va Zn-Cr-Cu katalizatorida 3,0 MPa ga aylantirish; H 2 ni CO 2 dan monoetanolamin eritmasi yoki K 2 CO 3 ning 2,8 MPa issiq eritmasi bilan singdirish orqali tozalash; H 2 va N 2 aralashmasini 280 ° C va 2,6 MPa da Ni-Al katalizatori ishtirokida qoldiq CO va CO 2 dan gidrogenlash orqali tozalash; tozalangan gazni 15-30 MPa gacha siqish (siqishni) va ammiakni radial yoki eksenel gaz oqimi bilan o'rash bilan sintez reaktorida 400-500 ° S da rag'batlantiruvchi temir katalizatorida sintez qilish. Sanoatga etkazib beriladigan suyuq ammiak tarkibida og'irlik bo'yicha kamida 99,96% NH 3 mavjud. Po'lat korroziyasini oldini olish uchun quvur liniyasi orqali tashiladigan ammiakga 0,2-0,4% gacha H 2 O qo'shiladi.
Ammiak nitrat kislota, karbamid, ammoniy tuzlari, ammofos, metenamin, soda ishlab chiqarishda (ammiak usulida), suyuq o'g'it sifatida, sovutgich sifatida va boshqalarda ishlatiladi. Ishchi modda sifatida NH 3 molekulalarining nurlari ishlatilgan. birinchi kvant generatorida - maser (1954).
Ammiak zaharli hisoblanadi. Havoda 0,02% hajmdagi ammiak bo'lsa, u shilliq qavatlarni bezovta qiladi. Suyuq ammiak terining qattiq kuyishiga olib keladi.
Jahon ammiak ishlab chiqarish (N hisobda) taxminan 125,7 million tonna/yil (2001), shu jumladan Rossiya Federatsiyasida - 11 million tonna/yil.
Lit.: Ammiakning termofizik xususiyatlari. M., 1978; Ammiak sintezi. M., 1982 yil.
A. I. Mixaylichenko, L. D. Kuznetsov.
Do‘konlar hidlamaydimi? Ularni ammiak bilan davolang. Uning bug'laridan ko'plab kurtaklar xushbo'y hidlana boshlaydi. Biroq, ammiakning o'zi juda o'tkir.
Men ammiak va siydik bug'ini eslayman. Asters ammiakga eng sezgir. Ularning xushbo'yligi taxminan 6 marta yaxshilanadi.
Bundan tashqari, kurtaklarning rangini o'zgartirishingiz mumkin. Shunday qilib, reagent bug'laridan ko'k barglar yashil rangga aylanadi, lekin qora rangga aylanadi.
Floristlar, ular aytganidek, e'tiborga olishadi. Biroq, ammiak faoliyatning boshqa sohalarida ham foydalidir. Keling, moddaning boshqa xususiyatlarini bilib olaylik va uni qo'llash usullari bilan tanishamiz.
Ammiakning xossalari
Ammiak bug'lari bilan ishlaganda ehtiyot bo'lishingiz kerak. Muayyan konsentratsiyada reaktivning havo bilan aralashmasi portlovchi hisoblanadi.
Bundan tashqari, gaz zaharli hisoblanadi. U bilan "muloqot" asab kasalliklari, eshitish qobiliyatining buzilishi, qisman xotira yo'qolishi va linzalarning xiralashishi bilan to'la. Bu alomatlar ammiak ishlab chiqarishda ishlaydigan odamlarda kuzatiladi.
Ammiak bug'i doimo yuqoriga qarab oqadi, chunki gaz havodan engilroq. Modda normal sharoitda gazdir. Ammiak tashish va sotish uchun suyultiriladi.
Bu yuqori qon bosimini talab qiladi. Suvsiz konsentrat olinadi. Buning uchun 6221-90 GOST mavjud.
Suyultirilgan ammiak idishlarda esa gazsimon fazaga ega. Bosim ostida materiyaning ikkala holati ham muvozanatda.
Bunday holda, harorat kritik darajadan past bo'lishi kerak, shuningdek, bosim. Agar u 132 darajadan va 11 megapaskaldan ortiq bo'lsa, muvozanat buziladi.
Moddaning hajmli siqilish koeffitsienti uning kengayish koeffitsientidan bir necha baravar kam.
Agar idish yuqoriga to'ldirilgan bo'lsa, haroratning oshishi 52 megapaskal bosimga olib kelishi mumkin.
Bu o'z ichiga olgan idishning metall tikuvlarini yirtib tashlash uchun etarli. Shunga ko'ra, portlash sodir bo'ladi.
Ammiak konsentratidan siz olishingiz mumkin ammiak eritmasi har qanday to'yinganlik. Garchi suvsiz versiya ham insoniyat uchun foydalidir.
Misol uchun, u o'g'itlardan biridir. Bundan tashqari, moddada faqat vodorod mavjud. Oxirgi 3 ta atom, ya'ni gazning formulasi: - NH 3.
Ushbu vodorod tarkibi ammiakning suvda juda yaxshi eruvchanligining sababidir. Boshqa gazlar bu bilan maqtana olmaydi.
Ammiak va suv o'rtasida kuchli vodorod aloqalari hosil bo'ladi. Eritma qanchalik to'yingan bo'lsa, uning erish xususiyati shunchalik yuqori bo'ladi.
Ularning fikriga ko'ra, modda etil spirti bilan raqobatlashadi, yagona farq shundaki, ikkinchisi organik kelib chiqishi.
Shunday qilib, ammiakli suv, konsentrat kabi, gidroksidi va gidroksidi tuproq guruhlari metallarini eritishga qodir.
Reaktsiyalar natijasida quyuq ko'k suyuqliklar paydo bo'ladi. Bu valentlik elektron ionlanishi va solvatlanishi natijasidir.
Oxirgi tushuncha erigan metallar va ammiak molekulalari orasidagi elektrostatik aloqani bildiradi.
Ammiakdan ammiak hidi bir sababga ko'ra keladi. Mahsulot ammoniy gidroksidning suvli eritmasi.
Ya'ni, ammiak - ammiak spirtli ichimliklar. Ammoniy gidroksidi siydikda, shuningdek, organik parchalanish mahsulotlarida ham mavjud.
Shuning uchun, masalan, botqoqlarning tubidan chirigan massalar yoqimsiz hidga ega. Ularda o'simliklar, baliq va boshqalarning qoldiqlari parchalanadi.
Xuddi shu hovuzlarda ammiak tabiiy ravishda suv bilan aralashadi. Eritmada OH guruhi mavjud.
Bu aralashmaning ishqoriy reaktsiyaga qodir ekanligini va zaif asos ekanligini anglatadi. Qahramonni tarqatib yuboradi va spirtli ichimliklar. Ammiak U bilan ammiakda aralashganligi bejiz emas.
Konsentrlangan shaklda vodorod nitridi yorug'likni kuchli sindiradi, ya'ni nurlarining yo'nalishini o'zgartiradi.
Maqola qahramonining yana bir qiziqarli xususiyati - noldan past haroratlarda qaynatish. U taxminan 34 noldan past bo'lishi kerak.
Agar siz haroratni 78 darajaga tushirsangiz, suyuqlik butunlay qattiqlashadi. Natijada qorga o'xshagan oq rangli parchalar paydo bo'ladi. moddalar muntazam, simmetrik shaklga ega.
Ammiak ishlab chiqarish
Ammiak ishlab chiqarish yiliga 100 000 000 tonnaga tushadi. Taxminan bir xil miqdorda xlor ishlab chiqariladi. Shu bilan birga, ammiak kamroq zaharli hisoblanadi.
Belgilangan vaqtda ammiak miqdori tabiiy azot manbalaridan olingan va sharoitda sintez qilingan moddani o'z ichiga oladi.
Sanoat usuli vodorod va birikmasiga asoslangan azot. Ammiak ulardan 500 darajadan past bo'lmagan haroratda olinadi.
Yana bir shart: - 350 atmosfera bosimi. Siz katalizatorsiz qilolmaysiz. U o'ziga kirmasdan sekin reaktsiyani tezlashtiradi.
Katalizatorning roli odatda shimgich tomonidan amalga oshiriladi. Qimmatroq yordamchilardan oksidni tanlang yoki.
Oddiy moddalarning o'zaro ta'siridan olingan yakuniy mahsulot taxminan 30-35% ni tashkil qiladi.
Bu mumkin bo'lgan eng past harorat va eng yuqori bosimni saqlab turganda maksimaldir. Aynan shu duet reaktsiyaning samaradorligini ta'minlaydi.
Biroq, past harorat darajasida jarayon tezligi pasayadi. Issiqlikni oshirsangiz, siz qisman qolasiz holda ammiak, lekin siz tezroq olasiz.
Ammiak ishlab chiqarishning sintetik usuli uning organik moddalarning parchalanishidan tabiatda hosil bo'lishiga deyarli hech qanday imkoniyat qoldirmaydi. Bu jarayon uzoq davom etadi.
Ammiak hosil bo'ladi, lekin tez bug'lanadi. Gaz er qobig'ida kamdan-kam hollarda tuzoqqa tushadi.
Odatda, ammiak asta-sekin bug'lanadi, bu esa tabiiy konlarni suyuqliksiz qiladi.
Ammiakni qo'llash
Ilova qishloq xo'jaligidagi moddalar allaqachon aytib o'tilgan. Keling, eslab, go'zallik sanoatiga o'taylik sochlar uchun ammiak.
Bu erda moddaning eritmasi zaif gidroksidi ekanligini eslaylik. Shuning uchun maqsad: - bo'yoqning ishqoriy pH qiymatini 10 mintaqada ta'minlash.
Bu muhit sochlarning shishishiga yordam beradi, bu esa vodorod periksning parchalanish reaktsiyasini qo'zg'atadi.
Ikkinchisi aniqlashtiruvchi vositadir, shuning uchun u sarg'ish soyalarda qo'llanilishi kerak.
Mavjud ammiaksiz bo'yoq. Biroq, ishlab chiqaruvchilar qisman yolg'on gapirishadi. Sof modda o'rniga uning hosilalari ishlatiladi.
Ular, shuningdek, Ph ni gidroksidi darajaga ko'taradilar, ammo qimmatroq. Shunga ko'ra, va ammiaksiz soch bo'yoqlari xarajatlarni talab qiladi.
Biroq, iste'molchilar sochlarini saqlab qolish uchun ularga tayyor. Gap shundaki, sof ammiak sochlarning teshiklarini kuchliroq ochadi.
Ular shimgichga o'xshay boshlaydi, uning yuzasi faqat bo'shliqlarni to'ldiradigan qimmatbaho silikon kosmetika bilan tekislanishi mumkin.
Oziq-ovqat mahsulotlaridan ishqor aniq ifodalanadi. Bundan tashqari, uni ishlab chiqarishga qaratilgan ammiak sintezi.
Azot olish uchun ham ishlab chiqariladi kislotalar. Ammiak azot oksidiga aylanadi.
Ikkinchisi dioksidga oksidlanadi. Keyin oksidlar suv bilan so'riladi. Ular buni shunday olishadi.
Ammiak formulasi, allaqachon aytib o'tilganidek, portlovchi moddalarning yaratilishi asosida.
Sovutgich uskunalarini ishlab chiqarishda ham modda kerak. Uning harakati suyultirilgan gazning bug'lanishiga asoslangan. Shu bilan birga, juda ko'p issiqlik so'riladi, bu aslida salqinlikni ta'minlaydi.
Zargarlik sanoati ammiakni ham o'z ichiga oladi. U polishing pastasidan tayyorlangan mahsulotlarni tozalash uchun ishlatiladi.
Insoniyatning ammiakga bo'lgan ehtiyoji uning ishlab chiqarish tendentsiyalarida namoyon bo'ladi. Atigi 30 yil oldin yiliga 70 000 000 tonna reagent ishlab chiqarilgan.
Endi esa "Ishlab chiqarish" bobida ko'rsatilgandek 100 000 000. Faqat ishlab chiqarish rahbarlari o'zgarmagan. Bu hali ham AQSh va hozir, .
Tabiiyki, SSSR o'tgan yillardagi ma'lumotnomalarda paydo bo'ladi. Moddaning narxi o'zgarganligini taxmin qilishning hojati yo'q. Keling, ammiak uchun joriy narxlar ro'yxatini ko'rib chiqaylik.
Ammiak narxi
Ammiak sotib oling Siz ulgurji va chakana savdo qilishingiz mumkin. Katta etkazib berish, qoida tariqasida, tonnada amalga oshiriladi.
1000 kilogramm uchun ular 19 000 rubldan so'rashadi. Kichik korxonalar kilogramm bilan sotishga tayyor, taxminan 30 rubl so'rashadi.
Chakana savdoda kilogramm kamdan-kam taklif qilinadi, tonnalar umuman taklif etilmaydi. Keling, ammiakga e'tibor berib, dorixonalarning narxlari ro'yxatini o'rganamiz.
Odatda, u 40 millilitrli idishlarga solinadi. Ushbu hajm 15 dan 31 rublgacha turadi.
Qizig'i shundaki, agar 25 va 100 millilitrli shishalar bo'lsa, ular taxminan bir xil, 13 dan 55 rublgacha turadi.
Shu bilan birga, spirtli eritmaning 10 foizni tashkil etishini hisobga olish kerak. Ulgurji etkazib berishda suyultirilgan ammiak konsentratsiyalangan.
Shuning uchun sanoatchilar yuklarni to'g'ri tashish haqida o'ylashlari kerak. Tanklar bilan maxsus yarim tirkamalar mavjud.
Idishlarning yoshi 30 yildan oshmasligi kerak. Tanklar uchun kompozitsion ham muhimdir, chunki ammiak ko'plab metallarni eritadi.
Shuningdek, siz tankdagi bosim va haroratni hisobga olishingiz kerak. Shuning uchun, reaktivni sotish bo'yicha e'lonlar yonida, qoida tariqasida, yarim tirkamalarni sotish va ijaraga berish bo'yicha takliflar ham joylashtirilgan. Ularsiz qilolmaysiz.
Azotning uchuvchi xarakterli vodorod birikmasi ammiakdir. Noorganik kimyo sanoati va noorganik kimyodagi ahamiyati jihatidan ammiak azotning eng muhim vodorod birikmasidir. Kimyoviy tabiatiga ko'ra, u vodorod nitridi H 3 N. Ammiakning kimyoviy tuzilishida azot atomining 3 gibrid orbitali uchta vodorod atomi bilan uchta s bog'lanish hosil qiladi, ular biroz buzilgan tetraedrning uchta uchini egallaydi.
Tetraedrning to'rtinchi cho'qqisini azotning yolg'iz elektron jufti egallaydi, bu ammiak molekulalarining kimyoviy to'yinmaganligini va reaktivligini, shuningdek, elektr dipol momentining katta qiymatini ta'minlaydi.
Oddiy sharoitlarda ammiak o'tkir hidli rangsiz gazdir. Bu zaharli: shilliq qavatlarni bezovta qiladi, o'tkir zaharlanish esa ko'zning shikastlanishiga va pnevmoniyaga olib keladi. Molekulalarning qutbliligi va juda yuqori dielektrik doimiyligi tufayli suyuq ammiak yaxshi erituvchi hisoblanadi. Suyuq ammiakda ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari, oltingugurt, fosfor, yod va ko'plab tuzlar va kislotalar yaxshi eriydi. Ammiak suvda boshqa gazlarga qaraganda ko'proq eriydi. Bu eritma ammiak suvi yoki ammiak deb ataladi. Ammiakning suvda juda yaxshi eruvchanligi molekulalararo vodorod aloqalarining hosil bo'lishi bilan bog'liq.
Ammiak asosiy xususiyatlarga ega:
Ammiakning suv bilan reaksiyasi:
NH 3 +HOH ⇄ NH 4 OH ⇄ NH 4 + +OH -
Vodorod galogenidlari bilan o'zaro ta'siri:
NH 3 + HCl ⇄NH 4 Cl
Kislotalar bilan o'zaro ta'sir (natijada o'rta va kislotali tuzlar hosil bo'ladi):
NH 3 +H 3 PO 4 → (NH 4) 3 PO 4 ammoniy fosfat
NH 3 +H 3 PO 4 → (NH 4) 2 HPO 4 ammoniy vodorod fosfat
NH 3 +H 3 PO 4 → (NH 4)H 2 PO 4 ammoniy dihidrogen fosfat
Ammiak ba'zi metallarning tuzlari bilan reaksiyaga kirishib, murakkab birikmalar - ammiak hosil qiladi:
CuSO 4 + 4NH 3 → SO 4 tetraammin mis sulfat (II)
AgCl+ 2NH 3 → Cl kumush diamin xlorid (I)
Yuqoridagi barcha reaksiyalar qo'shilish reaktsiyalaridir.
Redoks xususiyatlari:
Ammiak NH 3 molekulasida azot oksidlanish darajasi -3 ga teng, shuning uchun oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida u faqat elektronlarni berishi mumkin va faqat qaytaruvchi vositadir.
Ammiak ba'zi metallarni oksidlaridan kamaytiradi:
2NH 3 + 3CuO → N 2 +3Cu +3H 2 O
Ammiak katalizator ishtirokida azot oksidi NO ga oksidlanadi:
4NH 3 + 5O 2 → 4NO+ 6H 2 O
Ammiak kislorod bilan azotga katalizatorsiz oksidlanadi:
4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O
21. Galogenlarning vodorodli birikmalari. 22. Hidrogal kislotalar.
Vodorod galogenidlari o'tkir hidli rangsiz gazlar bo'lib, suvda oson eriydi.Ftor vodorod suv bilan har qanday nisbatda aralashadi. Bu birikmalarning suvda yuqori eruvchanligi konsentrlangan eritmalar olish imkonini beradi.
Suvda eriganida vodorod galogenidlari kislotalar kabi ajraladi. HF zaif dissotsilangan birikmalarga tegishli bo'lib, bu maxsus bog'lanish kuchi bilan izohlanadi. Vodorod galogenidlarining qolgan eritmalari kuchli kislotalar deb tasniflanadi. HF - gidroflorik kislota HCl - xlorid kislota HBr - gidrobromik kislota HI - gidroiyod kislota
HF - HCl - HBr - HI qatoridagi kislotalarning kuchi ortadi, bu bir xil yo'nalishdagi bog'lanish energiyasining kamayishi va yadrolararo masofaning oshishi bilan izohlanadi. HI gidrogal kislotalar orasida eng kuchli kislota hisoblanadi.
Suv uzunligi kattaroq bo'lgan bog'lanishni ko'proq qutblashi tufayli qutblanish qobiliyati ortadi. Hidrogal kislotalarning tuzlari navbati bilan quyidagi nomlarga ega: ftoridlar, xloridlar, bromidlar, yodidlar.
Gidrogal kislotalarning kimyoviy xossalari
Quruq shaklda vodorod galogenidlari ko'pchilik metallarga ta'sir qilmaydi.
1. Vodorod galogenidlarining suvdagi eritmalari kislorodsiz kislotalar xossalariga ega. Ko'p metallar, ularning oksidlari va gidroksidlari bilan kuchli ta'sir o'tkazish; ular vodoroddan keyin metallarning elektrokimyoviy kuchlanish seriyasida bo'lgan metallarga ta'sir qilmaydi. Ba'zi tuzlar va gazlar bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Hidroflorik kislota shisha va silikatlarni yo'q qiladi:
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
Shuning uchun uni shisha idishlarda saqlash mumkin emas.
2. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida gidrogal kislotalar qaytaruvchi sifatida harakat qiladi va Cl-, Br-, I- qatoridagi qaytaruvchi faollik kuchayadi.
Kvitansiya
Vodorod ftorid konsentrlangan sulfat kislotaning florspatga ta'sirida hosil bo'ladi:
CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF
Vodorod xlorid vodorodning xlor bilan to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyasi natijasida hosil bo'ladi:
Bu sintetik ishlab chiqarish usuli.
Sulfat usuli konsentrlangan sulfat kislotaning NaCl bilan reaksiyasiga asoslangan.
Bir oz qizdirilganda, reaktsiya HCl va NaHSO4 hosil bo'lishi bilan davom etadi.
NaCl+H2SO4=NaHSO4+HCl
Yuqori haroratda reaktsiyaning ikkinchi bosqichi sodir bo'ladi:
NaCl+NaHSO4=Na2SO4+HCl
Ammo HBr va HI ni shunga o'xshash tarzda olish mumkin emas, chunki konsentrlangan sulfat kislota bilan o'zaro ta'sirlashganda ularning metallar bilan birikmalari oksidlanadi, chunki I- va Br- kuchli qaytaruvchi moddalardir.
2NaBr-1+2H2S+6O4(k)=Br02+S+4O2+Na2SO4+2H2O
Vodorod bromidi va vodorod yodidi PBr3 va PI3 gidrolizidan olinadi: PBr3+3H2O=3HBr+H3PO3 PI3+3H2O=3HI+H3PO3