Przeczytaj

bg‑azure

Amoniak

R1GYHur4Q3t8N1

Jednym z najbardziej znanych związków azotu jest amoniak – lekki, bezbarwny gaz o charakterystycznym zapachu, drażniący błony śluzowe, lżejszy od powietrza. Jego wzór sumaryczny to ${NH}_{3}$ .

Rmz5edAMWMR1M

Ilustracja przedstawia model kulkowo-pręcikowy - w centrum jest duża, niebieska kulka, przyłączone są do niej trzy mniejsze, szare kulki. — Model cząsteczki amoniaku
Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna.

bg‑azure

Metody otrzymywania azanu

RbykSq9ItL1Jk1

Zdjęcie przedstawia niemieckiego chemika, Fritza Habera. Mężczyzna jest łysy, ma wąsy, nosi okulary, ubrany jest w garnitur, koszulę i krawat. — Noblista w dziedzinie chemii – Fritz Haber
Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.

Metodą otrzymywania amoniaku na skalę przemysłową jest metoda bezpośredniej syntezy z wodoru i azotu.

Przedstawia ją poniższy zapis równania reakcji:

$N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} \to 2 {NH}_{3 (g)}$

Nazwa metody pochodzi od nazwisk dwóch odkrywców.

Pierwszy, Fritz Haber [frɪts], niemiecki fizykochemik, jest odkrywcą metody bezpośredniej syntezy amoniaku przy użyciu katalizatorów i wysokiego ciśnienia, za co otrzymał w 1918 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.

Natomiast do zasług Carla Boscha, chemika przemysłowego, przypisuje się wykorzystanie metody na dużą skalę. Również otrzymał Nagrodę Nobla w 1931 r., wraz z Friedrichem Bergiusem, za badania nad reakcjami prowadzonymi w warunkach wysokiego ciśnienia.

Okazało się bowiem, że metoda Harbera‑Bosha jest ekonomicznie najlepiej opłacalna.

Inne metody:

otrzymywanie amoniaku, działając mocną zasadą na sole amonowe w podwyższonej temperaturze – reakcja ta służy do wykrycia obecności jonów ${NH}_{4}^{+}$ w roztworze wodnym:

{NH}_{4} Cl + KOH \overset{ogrzewanie}{\to} KCl + {NH}_{3} ↑ + H_{2} O

poddawanie soli amonowych termicznemu rozkładowi:

{NH}_{4} Cl \overset{ogrzewanie}{\to} {NH}_{3} + HCl

bg‑azure

Doświadczenie

Polecenie 1

Zaprojektuj doświadczenie, za pomocą którego otrzymasz amoniak, mając do dyspozycji 20 g salmiakusalmiaksalmiaku. Zapisz w formularzu niezbędny sprzęt i odczynniki, instrukcję, obserwację oraz wnioski.

RUSUeixdWj4mS

Problem badawczy: Czy z chlorku amonu można otrzymać amoniak?

Hipoteza: Amoniak można otrzymać działając wodorotlenkiem sodu na chlorek amonu.

Sprzęt i odczynniki laboratoryjne:

Instrukcja wykonania doświadczenia:

Obserwacje:

Wnioski:

Sprawdź, czy Twoje odpowiedzi są tożsame z tymi przedstawionymi na grafice interaktywnej.

RLEF5x1BTSpCi

Grafika dotyczy otrzymywania azanu (amoniaku). Na ilustracji pokazano przebieg doświadczenia. Naczynia laboratoryjne są umieszczone w statywach i połączone gumowym wężykiem. To dwie kolby okrągłodenne - mniejsza i większa. Nad większą znajduje się mniejsza. Opisano: 1. Odczynniki 1. Chlorek amonu (salmiak,

{NH}_{4} {Cl}_{(s)}

). Na zdjęciu jest pewna ilośc białego proszku. 2. Wodorotlenek sodu (

NaOH

). Na zdjęciu na szkiełku zegarkowym jest pewna ilość białych owalnych kulek. 3. Uniwersalny papierek wskaźnikowy. Na ilustracji jest paleta barw papierków wskaźnikowych., 2. Sprzęt laboratoryjny niezbędny do wykonania ćwiczenia 1. Kolba okrągłodenna o objętości 100 cm³. 2. Wkraplacz (na korku). 3. Wężyk gumowy do odprowadzania gazu., 3. Opis wykonania doświadczenia 1. Do kolby okrągłodennej dodaj salmiak do 1/3 jej wysokości, następnie kolbę zatkaj korkiem z umocowanym wkraplaczem. 2. Do wkraplacza wlej stężony wodny roztwór wodorotlenku sodu. 3. Wydzielający się gaz zbierz do probówki, odwróconej do góry dnem. 4. Sprawdź wydzielanie się gazu przy pomocy wilgotnego uniwersalnego papierka wskaźnikowego., 4. Równanie reakcji chemicznej

{NH}_{4} Cl + NaOH \to {NH}_{3} + NaCl + H_{2} O

, 5. Obserwacje. Wydzielił się bezbarwny gaz o charakterystycznym zapachu. Uniwersalny papierek wskaźnikowy zmienił barwę z żółtej na niebieską., 6. Wnioski. Otrzymanym gazem był amoniak, który ze względu na charakter zasadowy zmienił barwę uniwersalnego papierka wskaźnikowego na kolor niebieski.

Grafika interaktywna pt. „Jak otrzymać azan (amoniak)?”

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 2

Oblicz wydajność reakcji, w której otrzymano 7 ${dm}^{3}$ amoniaku po dodaniu nadmiaru wodnego roztworu wodorotlenku sodu do roztworu zawierającego 20 g salmiaku (chlorku amonu). Mieszaninę ogrzewano.

RchSOCYjcFXy6

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RCWg66oay3zzn

$M_{{NH}_{4} Cl} = 53,5 \frac{g}{mol}$

Równanie reakcji:

{NH}_{4} Cl + NaOH \to {NH}_{3} + NaCl + H_{2} O

Obliczenie teoretycznej objętości $V_{t}$ wydzielonego amoniaku.

Z 1 mola (53,5 g) ${NH}_{4} Cl$ można teoretycznie otrzymać 1 mol (22,4 ${dm}^{3}$ ) ${NH}_{3}$ .

Zatem:

53,5 g - 22,4 {dm}^{3}

20 g - x

x = 8,37 {dm}^{3}

Obliczenie wydajności:

W = \frac{7 {dm}^{3}}{8,37 {dm}^{3}} \cdot 100 % = 83,6 %

Wydajność tej reakcji wynosi 83,6%.

bg‑azure

Właściwości chemiczne amoniaku

Amoniak bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, a powstały roztwór ma odczynodczynodczyn zasadowy:

{NH}_{3} + H_{2} O ⇄ {NH}_{4}^{+} + {OH}^{-}

Nietrwałość soli amonowych wykorzystuje się np. w innego rodzaju niż powszechnie znany proszku do pieczenia, którego składnikiem jest wodorowęglan amonu:

{NH}_{4} {HCO}_{3} \overset{ogrzewanie}{\to} {NH}_{3} + {CO}_{2} + H_{2} O

Amoniak reaguje z chlorowodorem, tworząc białe dymy chlorku amonu (tzw. salmiak):

{NH}_{3} + HCl \to {NH}_{4} Cl

Amoniak spala się w tlenie, tworząc azot i wodę:

4 {NH}_{3} + 3 O_{2} \to 2 N_{2} + 6 H_{2} O

W obecności katalizatorakatalizatorkatalizatora produktem spalania amoniaku w tlenie jest tlenek azotu(II):

4 {NH}_{3} + 5 O_{2} \overset{kat .}{\to} 4 NO + 6 H_{2} O

Słownik

odczyn

cecha roztworu elektrolitu zależna od równowagi między właściwościami kwasowymi i zasadowymi substancji rozpuszczonych w roztworze, może być kwaśny, zasadowy lub obojętny – w zależności od tego, czy przeważa stężenie (aktywność) jonów oksoniowych $H_{3} O^{+}$ , czy jonów wodorotlenkowych ${OH}^{-}$

katalizator

substancja, której obecność powoduje przyśpieszenie lub spowolnienie reakcji chemicznej

salmiak

substancja krystaliczna stosowana m.in. do lutowania, cynkowania oraz jako składnik nawozów

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko‑Biała 2010.

Wprowadzenie

Grafika interaktywna

Amoniak

Metody otrzymywania azanu

Doświadczenie

Właściwości chemiczne amoniaku

Słownik

Bibliografia