ХимЛаб - сайт о химии

СhemistLab.ru

Главная | Химический справочник | Регистрация | Вход
Пятница
09.12.2016
18:23
Гостевая книга
Информация о сайте
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная » Статьи » А

Аммиак

АММИАК, NH3, простейшее химич. соединение азота с водородом. Один из важнейших продуктов химич. пром-сти; синтез А. из азота воздуха и водорода - основной метод получения т. н. связанного азота. В природе А. образуется при разложении азотсодержащих органич. веществ. Назв. "А." - сокр. от греч. hals ammoniakos или лат. sal ammoniacus; так назывался нашатырь (аммония хлорид), к-рый 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 00С и 101,3 кн/м2 (760 мм рт. ст.) 0,7714 кг/м3, tкип - 33,350С, tпл -77,70 0С, tКРИТ 132,40С, давление критич. 11,28 Мн!м2 (115,0 кгс/см2), плотность критич. 235 кг/м3, теплота испарения 23,37 кдж/молъ (5,581 ккал/моль). Сухая смесь А. с воздухом способна взрываться; границы взрывчатости при комнатной темп-ре лежат в пределах 15,5-28% А., с повышением темп-ры границы расширяются. А. хорошо растворим в воде (при 00С объём воды поглощает ок. 1200 объёмов А., при 200С - ок. 700 объёмов А.). При 200С 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, гл. обр. за счёт образования водородных связей. Жидкий А. практически не проводит электрич. ток. Жидкий А.- хороший растворитель для очень большого числа органич., а также для мн. неорга-нич. соединений. Твёрдый А.- бесцветные кубич. кристаллы.

Молекула А. имеет форму правильной тригонометрич. пирамиды с атомом N в вершине; углы между связями Н-N-Н 1080, межатомные расстояния N-Н 1.015А, Н-Н 1,64 А. 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 NH+4, к-рый 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 NH4OH, a также при непосредственном взаимодействии А. с кислотами. Распространённый тип реакций присоединения - образование аммиакатов при действии газообразного или жидкого А. на соли. Для А. характерны также реакции замещения. Щелочные и щёлочноземельные металлы реагируют с явидким и газообразным А., образуя в зависимости от условий нитриды (Na3N) или амиды (NaNH2). А. реагирует также с серой, галогенами, углем, СО2 и др. К окислителям в обычных условиях А. довольно устойчив, однако, будучи подожжён, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и свободный азот. Каталитич. окислением А. получают окись азота, превращаемую затем в азотную кислоту.

Получение и применение. В лабораторных условиях А. может быть получен вытеснением его сильными щелочами из аммониевых солей по схеме: 2NH4C1 + Са(ОН)2 = 2NH3 + СаСl2 + + 2Н2О. Старейший пром. способ получения А.- выделение его из отходящих газов при коксовании угля. Основной современный способ пром. получения А.- синтез из элементов - азота и водорода, предложенный в 1908 нем. химиком Ф. Габером.

Наиболее распространённым и экономичным методом получения технологич. 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-водо-родной смеси состоит в разложении при высокой темп-ре 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, обогащённый кислородом. Синтез А. из простых веществ (N2 + ЗН2 <-> 2NH3 + + 92,1 кдж; 1кдж ~ 0,24 ккал) протекает с выделением тепла и уменьшением объёма. Наиболее благоприятными, с точки зрения равновесия, условиями образования А. являются возможно более низкая темп-pa и возможно более высокое давление. Без катализаторов реакция синтеза А. вообще не происходит. В пром-сти для синтеза А. используют исключительно железные катализаторы, получаемые восстановлением сплавленных окислов железа Fe3O4 с активаторами (Аl2О3, К2О, CaO, SiO2, а иногда и MgO). Важный этап процесса синтеза - очистка газовой смеси от каталитич. ядов (к ним относятся вещества, содержащие S, О2, Se, P, As, пары воды, СО и др.).

Способы производства синтетич. А. различаются по применяемому давлению: системы низкого (10-15 Мн/м2), среднего (25-30 Мн/м2) и высокого (50-100 Мн/м2) давления. Наиболее распространены системы среднего давления (30 Мн/м2 и 5000С) (1 Ми/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.).
 

Агрегат синтеза аммиака (технологическая схема).

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 к-ром происходят их дальнейшее охлаждение и конденсация А., увлечённого циркуляционяыми газами. Охлаждённая смеси 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, освобождённые 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, синильной кислоты, соды по аммиачному методу. Так как жидкий А. имеет большую теплоту испарения, то он служит рабочим веществом холодильных машин. Жидкий А. и его водные р-ры 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/мэ. А. хранят в стальных баллонах, окрашенных в жёлтый цвет, с чёрной надписью - А.

Лит.: Технология связанного азота, М., 1966. В. К. Бельский.

По материалам БСЭ.

Категория: А | Добавил: lascheggia (23.09.2015)
Просмотров: 121
Таблица Менделеева
Форма входа

Категории раздела
А [58]Б [51]
В [40]Г [48]
Д [40]Е [2]
Ж [11]З [24]
И [23]К [70]
Л [39]М [56]
Н [55]О [26]
П [66]Р [56]
С [97]Т [50]
У [14]Ф [32]
Х [19]Ц [59]
Ч [8]Ш [20]
Щ [7]Э [33]
Ю [1]Я [11]
Поиск
Типовые задачи

Типовые задачи и решения по общей и неорганической химии

Типовые задачи и решения по физико-химическим методам анализа

Типовые задачи и решения по электрохимии

Типовые задачи и решения по комплексным соединениям

Типовые задачи и решения по физической химии

Облако тегов
Посетители

Онлайн всего: 17
Гостей: 17
Пользователей: 0
Поделиться
lascheggia © 2012-2016
Бесплатный хостинг uCoz