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/m3 | ||||||||||||||||||
| pKB | 4,75 | ||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| 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. | |||||||||||||||||||
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 pKam = 34,00 pri -33 °C.[3]
Vodný roztok
[upraviť | upraviť zdroj]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, pKb amoniaku je 4,75[3]). Správne označenie vodného roztoku amoniaku je teda NH3 (aq).
Výroba
[upraviť | upraviť zdroj]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
[upraviť | upraviť zdroj]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
[upraviť | upraviť zdroj]- ↑ a b c d e f g h amoniak. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 94.
- ↑ KRIVOSUDSKÝ, Lukáš; GALAMBOŠ, Michal; LEVICKÁ, Jana. STRUČNÝ SPRIEVODCA NÁZVOSLOVÍM ANORGANICKEJ CHÉMIE [online]. Vydavateľstvo UK, 2021, [cit. 2022-07-24]. Dostupné online.
- ↑ a b c d e f g h Shriver & Atkins' inorganic chemistry. Oxford : Oxford University Press, 2010. (5th ed.) Dostupné online. ISBN 978-0-19-923617-6. S. 377, 383.
- ↑ 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)
- ↑ 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.
- ↑ 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
[upraviť | upraviť zdroj]Commons ponúka multimediálne súbory na tému Amoniak
