Przeczytaj
Jakie zastosowanie ma amoniak?
Pewnie nawet nie domyślasz się, jak ważnym związkiem chemicznym w przemyśle jest amoniak. W największych ilościach jest zużywany do produkcji nawozów sztucznych oraz tlenku azotu(II), a także do otrzymywania kwasu azotowego(V). Wykorzystuje się go również do produkcji węglanu sodu (sody amoniakalnej), materiałów wybuchowych, cyjanowodoru, tkanin syntetycznych, jak choćby nylonu, farmaceutyków – np. sulfonamidów – oraz jako czynnik chłodniczy, zwłaszcza w dużych urządzeniach chłodniczych. Z kolei wodorowęglan amonu stosuje się w produkcji proszku do pieczenia, w gaśnicach i jako środek porotwórczy do produkcji polimerów.
Zastosowania amoniaku
W kuchni
Teraz, piekąc tzw. ciastka amoniaczki przy użyciu specjalnego proszku do pieczenia, będziesz wiedzieć, że stosujesz wówczas właśnie wodorowęglan amonu. Związek ten rozpuszcza się w wodzie, dając lekko zasadowe roztwory. W temperaturze powyżej 36°C rozkłada się do amoniaku, wody i dwutlenku węgla.
Tworzywa sztuczne
Amoniak stosuje się w produkcji heksano‑1,6‑diaminy do nylonu, akrylonitrylu do włókien i tworzyw sztucznych, kaprolaktamu do nylonu, izocyjanianów do poliuretanów i hydrazyny.
Jako środek czyszczący
Była już kuchnia, to teraz czas przejść do łazienki – amoniak to także środek czyszczący i wybielający. Jego wodny roztwór (zawierający od 5 do 10% amoniaku) to domowy sposób na czyszczenie kuchenki, jest bardzo skuteczny w usuwaniu plam i matowieniu nagromadzonego mydła w wannach, umywalkach i płytkach łazienkowych.
Rolnictwo
Jednak najwięcej amoniaku (prawie 85% całego amoniaku na świecie) wykorzystuje się w nawozach pod postacią soli lub roztworu. Są to azotan(V) amonu, mocznik i siarczan(VI) amonu.
Rośliny potrzebują azotu do produkcji białka i innych związków, dzięki którym rosną. Jednak większość z nich nie może go pobierać bezpośrednio z atmosfery. Trafiający bezpośrednio do gleby amoniak może być także utleniany przez bakterie nitryfikacyjne do azotanów(III) i azotanów(V). Nieorganiczne związki azotu włączane są do związków organicznych, niezbędnych do dalszego funkcjonowania organizmów żywych. Rośliny pobierają azot dzięki systemom korzeniowym w formie anionów azotanowych(III) () i azotanowych(V) () lub kationów amonu (). Przy zbyt małym stężeniu związków azotowych, ziemię trzeba albo nawozić, albo okresowo uprawiać na niej rośliny żyjące w symbiozie z bakteriami nitryfikacyjnymi i azotowymi.
Azotan(V) amonu – – jest stosowany w nawozach o wysokiej zawartości azotanów. Powstaje w wyniku reakcji kwasowo‑zasadowej między amoniakiem i kwasem azotowym(V).
Siarczan(VI) amonu – jest stosowany głównie w nawozach, w celu obniżenia pH gleby. Jest wytwarzany przez syntetyczny amoniak, reagujący z kwasem siarkowym(VI).
Materiały wybuchowe
Azotan(V) amonu jest składnikiem wielu materiałów wybuchowych, np.: ANFO, ANNM, amonale, amonity, Dynamon K, sznajderyt. Wybuchowość saletry amonowej była przyczyną wielu katastrof. Przykładowo, ANFO‑saletrol to materiał wybuchowy, który otrzymywany jest przez nasączanie porowatego azotanu(V) amonu () paliwami płynnymi (takimi jak: benzyna, olej napędowy, nafta, aceton itp.).
Środek chłodzący
Szeroko stosowany amoniak przydaje się w wielu procesach chłodniczych i klimatyzacyjnych – jest skutecznym czynnikiem w przetwarzaniu i konserwacji żywności, czy chociażby sprawdza się w przypadku tworzenia lodowisk hokejowych. Dlaczego tak często używa się go jako czynnika chłodniczego? Ponieważ jest jednym z najbardziej efektywnych czynników chłodniczych, a także może być stosowany w wysokich i niskich temperaturach oraz w rurach o mniejszych średnicach niż większość syntetycznych płynów chłodniczych. Ponadto jest tani i należy do grupy naturalnych środków. Ostatecznie, pomimo tych zalet, amoniak jest toksyczny i w pewnych stężeniach łatwopalny, dlatego instalacje, w których się go używa, muszą być tak zaprojektowane, aby zapewnić maksimum bezpieczeństwa.
Gaz podnoszący
Czy wiesz, że amoniak jest lżejszy od powietrza i ma ok. 60% siły podnoszenia wodoru i helu? Kiedy ludzie częściej podróżowali latającymi balonami, to od czasu do czasu stosowano amoniak jako gaz, który unosił balony.
Amoniak w przemyśle fermentacyjnym
Roztwory amoniaku od 16% do 25% są wykorzystywane jako źródło azotu dla mikroorganizmów, a także w celu regulacji pH podczas fermentacji.
Amoniak w syntezie innych ważnych związków
Amoniak jest bezpośrednio lub pośrednio prekursorem większości związków zawierających azot. Praktycznie wszystkie syntetyczne związki azotu powstały właśnie dzięki niemu. Jednym z takich ważnych pochodnych jest kwas azotowy(V). Amoniak jest wykorzystywany do produkcji kwasu azotowego(V). Mieszaninę amoniaku i powietrza przepuszcza się przez katalizator z gazy platynowej w 850°C, po czym amoniak utlenia się do tlenku azotu(II).
Powstały na skutek utleniania tlenku azotu(II) tlenem z powietrza, , wprowadzony do wody, ulega reakcji dysproporcjonowania zgodnie z równaniem:
W reakcji powstaje kwas azotowy(V) i kwas azotowy(III). Ten drugi jest nietrwały i ulega dalszemu dysproporcjonowaniu:
Powstały tlenek azotu(II) jest ponownie utleniany i wykorzystywany w omawianym procesie.
Azotan(V) amonu służy do wytwarzania tlenku azotu(I) (gazu rozweselającego). Przy podgrzewaniu, rozkłada się stopniowo na tlenek azotu(I) i wodę:
Uwaga – rozkład może mieć charakter wybuchowy!
Roztwarzanie metali
Ciekły amoniak stosuje się również do roztwarzania metali alkalicznychmetali alkalicznych i innych elektrododatnich metali, służących jako silne środki redukujące.
Inhibitor korozji
Amoniak czy cykloheksanoaminę stosuje się jako inhibitory korozji, wstrzykując do wody kotłowej.wody kotłowej. Amina ulatnia się wraz z parą, wytwarzaną w kotle podczas kondensacji pary, i neutralizuje , podnosząc pH kondensatu, a tym samym hamując korozję.
Słownik
woda o małej twardości, używana do zasilania kotłów parowych, kotłowni wodnych, chłodni kominowych, wież chłodniczych, urządzeń wyparnych, przemysłowych instalacji myjących i płuczących; jej odpowiedni skład zapewnia bezawaryjną i ekonomiczną pracę kotła, pozwala uzyskać optymalną jakość pary oraz ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie osadzanie się kamienia, korozja, częste odsalanie oraz wysokie zużycie środków do korekty chemicznej prowadzi do dużych strat ekonomicznych
inaczej litowce; metale pierwszej grupy układu okresowego, które cechuje duża aktywność chemiczna; w reakcji z wodą tworzą mocne zasady
Bibliografia
Kaczyński J., Czaplicki A., Chemia ogólna, Warszawa 1974.
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987.
Litwin M., Styka – Wlazło S., Szymońska J., Chemia ogólna i nieorganiczna, Warszawa 2019.