Ամոնիակի օքսիդացում և դրա հատկությունները

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 17:49

Ազոտի ամենակարևոր միացություններից մեկը ամոնիակն է: Ըստ ֆիզիկական հատկությունների՝ այն անգույն գազ է՝ սուր, խեղդող հոտով (սա ամոնիումի հիդրօքսիդի NH3·H2O ջրային լուծույթի հոտ է)։ Գազը շատ լուծելի է ջրի մեջ։ Ջրային լուծույթում ամոնիումը թույլ հիմք է։ Քիմիական արդյունաբերության կարևորագույն արտադրանքներից է։

NH3-ը լավ ռեդուկտոր է, քանի որ ամոնիումի մոլեկուլում ազոտն ունի ամենացածր օքսիդացման աստիճանը -3: Ամոնիակի շատ բնութագրեր որոշվում են ազոտի ատոմում մեկ զույգ էլեկտրոններով. ամոնիակի հետ ավելացման ռեակցիաները տեղի են ունենում դրա առկայության պատճառով (այս զույգ սինգլները գտնվում են H⁺ պրոտոնի ազատ ուղեծրի վրա)::

Ինչպես ստանալ ամոնիակ

Ամոնիակի ստացման երկու հիմնական գործնական եղանակ կա՝ մեկը լաբորատորիայում, մյուսը՝ արդյունաբերության մեջ։

Դիտարկենք ամոնիակի արտադրությունը արդյունաբերության մեջ: Մոլեկուլային ազոտի և ջրածնի փոխազդեցությունը՝ N2 + 2H2=2NH3(շրջելի ռեակցիա): Ամոնիակի ստացման այս մեթոդը կոչվում է Հաբերի ռեակցիա։ Որպեսզի մոլեկուլային ազոտը և ջրածինը փոխազդեն, դրանք պետք է տաքացվեն մինչև 500 ᵒC կամ 932 ᵒF, MPA ճնշումը պետք է լինի 25-30: Ծակոտկեն երկաթը պետք է առկա լինի որպես կատալիզատոր:

Ստացումը լաբորատորիայում ամոնիումի քլորիդի և կալցիումի հիդրօքսիդի ռեակցիան է՝ CA(OH)2 + 2NH4Cl=CaCl2 + 2NH4OH (քանի որ NH4OH-ը շատ թույլ միացություն է, այն անմիջապես քայքայվում է գազային ամոնիակի և ջրային NH₄OH₄: NH3 + H2O).

Ամոնիակի օքսիդացման ռեակցիա

Նրանք ընթանում են ազոտի օքսիդացման վիճակի փոփոխությամբ։ Քանի որ ամոնիակը լավ ռեդուկտոր է, այն կարող է օգտագործվել դրանց օքսիդներից ծանր մետաղները նվազեցնելու համար:

Մետաղների նվազեցում. 2NH3 + 3CuO=3Cu + N2 + 3H2O (Երբ պղնձի (II) օքսիդը տաքացվում է ամոնիակի առկայությամբ, կարմիր պղնձի մետաղը նվազում է):

Ամոնիակի օքսիդացումը ուժեղ օքսիդացնող նյութերի (օրինակ՝ հալոգենների) առկայության դեպքում տեղի է ունենում ըստ հավասարման՝ 2NH3 + 3Cl2=N2 + 6HCl (այս ռեդոքս ռեակցիան պահանջում է տաքացում): Ալկալային միջավայրում ամոնիակի վրա կալիումի պերմանգանատի ազդեցության ժամանակ նկատվում է մոլեկուլային ազոտի, կալիումի պերմանգանատի և ջրի առաջացում՝ 2NH3 + 6KMnO4+ 6KOH=6K2MnO4+ N2 + 6H2:

Երբ ինտենսիվ տաքացվում է (մինչև 1200 °C կամ 2192 ᵒF), ամոնիակը կարող է քայքայվել պարզ նյութերի՝ 2NH3=N2 + 3H2: 1000 oC կամ 1832 ջերմաստիճանում ամոնիակը փոխազդում է մեթանի հետ CH₄՝ 2CH4 + 2NH3 + 3O2=2HCN + 6H2O (հիդրոցիանաթթու և ջուր): Օքսիդացնելով ամոնիակը նատրիումի հիպոքլորիտով, հիդրազինը H2X4 կարող է.ստանալ՝ 2NH₃ + NaOCl=N₂H₄ + NaCl + H _2O

Ամոնիակի այրումը և դրա կատալիտիկ օքսիդացումը թթվածնով

Ամոնիակի օքսիդացումը թթվածնով ունի որոշակի առանձնահատկություններ. Գոյություն ունի օքսիդացման երկու տարբեր տեսակ՝ կատալիտիկ (կատալիզատորով), արագ (այրվող):

Այրման ժամանակ առաջանում է ռեդոքս ռեակցիա, որի արգասիքներն են մոլեկուլային ազոտը և ջուրը՝ 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O ամոնիակի ինքնաբռնկում): Թթվածնով կատալիտիկ օքսիդացում տեղի է ունենում նաև տաքացնելիս (մոտ 800 ᵒC կամ 1472 ᵒF), սակայն ռեակցիայի արգասիքներից մեկը տարբեր է՝ 4NH3 + 5O2=4NO + 6H2O (պլատինի կամ երկաթի, մանգանի կամ մանգանի օքսիդների առկայությամբ, կատալիզատոր, օքսիդացման արտադրանքներն են օքսիդ ազոտը (II) և ջուրը):

Դիտարկենք ամոնիակի միատարր օքսիդացումը թթվածնով: Ամոնիակ գազի հատվածի անվերահսկելի միապաղաղ օքսիդացումը համեմատաբար դանդաղ ռեակցիա է: Մանրամասն չի հաղորդվում, սակայն ամոնիակ-օդ խառնուրդների դյուրավառության ստորին սահմանը 25 ° C ջերմաստիճանում կազմում է մոտ 15% 1-10 բար ճնշման միջակայքում և նվազում է գազային խառնուրդի սկզբնական ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:

Եթե CNH~-ը NH_{3-ի մոլային բաժինն է օդ-ամոնիակ խառնուրդում tխառնված ջերմաստիճանով (OC), ապա CNH=0,15-0 տվյալներից հետևում է. որ դյուրավառության սահմանը ցածր է. Հետևաբար, խելամիտ է աշխատել ցածր սահմանից ցածր անվտանգության բավարար սահմանովդյուրավառությունը, որպես կանոն, ամոնիակը օդի հետ խառնելու մասին տվյալները հաճախ հեռու են կատարյալ լինելուց։}

Քիմիական հատկություններ

Դիտարկենք ամոնիակի կոնտակտային օքսիդացումը դեպի ազոտի օքսիդ: Տիպիկ քիմիական ռեակցիաներ ամոնիակի հետ՝ առանց ազոտի օքսիդացման վիճակի փոփոխության:

• Արձագանք ջրի հետ. NH3 + H2O=NH4OH=NH4+ + he- (ռեակցիան շրջելի է, քանի որ ամոնիումի հիդրօքսիդը NH4OH անկայուն միացություն է):
• Թթուների հետ ռեակցիան նորմալ և թթվային աղերի առաջացման համար. NH3 + HCl=NH4Cl (առաջանում է նորմալ ամոնիումի քլորիդ աղ); 2NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4.
• Ռեակցիաներ ծանր մետաղների աղերի հետ բարդույթներ առաջացնելու համար. 2NH3 + AgCl=[Ag(NH3)2]Cl (արծաթի բարդ միացություններ (I) դիամինի քլորիդ ձևեր):
• Արձագանք հալոալկանների հետ՝ NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (մեթիլամոնիումի հիդրոքլորիդի ձևերը փոխարինված ամոնիումի իոնն են՝ NH4=):
• Ալկալիական մետաղների հետ ռեակցիան՝ 2NH3 + 2K=2KNH2 + H2 (առաջացնում է կալիումի ամիդ KNH2, ազոտը չի փոխում օքսիդացման վիճակը, թեև ռեակցիան օքսիդացում է): Ավելացման ռեակցիաները շատ դեպքերում տեղի են ունենում առանց օքսիդացման վիճակը փոխելու (վերը նշված բոլորը, բացառությամբ վերջինի, դասակարգվում են ըստ այս տեսակի):

Եզրակացություն

Ամոնիան հայտնի նյութ է, որն ակտիվորեն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ: Այսօր այն առանձնահատուկ տեղ է գրավում մեր կյանքում,քանի որ մենք օգտագործում ենք նրա արտադրանքի մեծ մասը ամեն օր: Այս հոդվածը օգտակար կլինի շատերի համար, ովքեր ցանկանում են իմանալ, թե ինչ է մեզ շրջապատում: