آمونیاک (به انگلیسی: Ammonia) با فرمول شیمیایی NH3، ترکیبی از نیتروژن و هیدروژن است. آمونیاک یک هیدرید دوتایی پایدار و ساده‌ترین هیدرید آن، یک گاز بی‌رنگ با بوی تند مشخص است. آمونیاک یک زباله نیتروژنی متداول است، به‌ویژه در میان موجودات آبزی، و با عملکرد به عنوان یک پیش مادهٔ غذایی و در کودها به‌طور قابل توجهی به نیازهای غذایی موجودات زنده در زمین کمک می‌کند. آمونیاک، به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم، همچنین یکی از عناصر سازنده بسیاری از محصولات دارویی است و در بسیاری از محصولات تمیز کنندهٔ تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده عمدتاً با جابجایی هوا و آب به سمت پایین‌تر جمع می‌شود.

آمونیاک
Stereo structural formula of ammonia Ball-and-stick model of ammonia
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس ۷۶۶۴-۴۱-۷ ✔Y
پاب‌کم ۲۲۲ ✔Y
UNII 5138Q19F1X ✔Y
شمارهٔ ئی‌سی 231-635-3
شمارهٔ یواِن 1005
KEGG D02916 ✔Y
MeSH Ammonia
ChEBI CHEBI:16134 ✔Y
ChEMBL CHEMBL۱۱۶۰۸۱۹ ✔Y
شمارهٔ آرتی‌ئی‌سی‌اس BO0875000
3587154
79
3DMet B00004
جی‌مول-تصاویر سه بعدی Image 1
خصوصیات
فرمول مولکولی NH3
جرم مولی 17.031 g/mol
شکل ظاهری Colourless gas with strong pungent odour
چگالی 0.86 kg/m3 (1.013 bar at boiling point)
0.73 kg/m3 (1.013 bar at 15 °C)
681.9 kg/m3 at -33.3 °C (liquid)[۱]
817 kg/m3 at -80 °C (transparent solid)[۲]
دمای ذوب −۷۷٫۷۳ درجه سلسیوس (−۱۰۷٫۹۱ درجه فارنهایت؛ ۱۹۵٫۴۲ کلوین)
دمای جوش −۳۳٫۳۴ درجه سلسیوس (−۲۸٫۰۱ درجه فارنهایت؛ ۲۳۹٫۸۱ کلوین)
انحلال‌پذیری در آب 47% (0 °C)
31% (25 °C)
28% (50 °C)[۳]
اسیدی (pKa) 32.5 (-33 °C)[۴] 10.5 (DMSO)
خاصیت بازی (pKb) 4.75
ساختار
شکل مولکولی Trigonal pyramid
گشتاور دوقطبی 1.42 D
خطرات
GHS pictograms GHS-pictogram-bottle.svgGHS-pictogram-acid.svgGHS-pictogram-skull.svgGHS-pictogram-pollu.svg[۵]
GHS hazard statements H221, H280, H314, H331, H400[۵]
GHS precautionary statements P210, P261, P273, P280, P305+351+338, P310[۵]
شاخص ئی‌یو 007-001-00-5 (anhydrous)
007-001-01-2 (solutions)
طبقه‌بندی ئی‌یو Toxic (T)
Corrosive (C)
Dangerous for the environment (N)
کدهای ایمنی R۱۰, R۲۳, R۳۴, R50
شماره‌های نگهداری (S1/2), , S۱۶, S26, S36/37/39, S45, S61
لوزی آتش
Special hazards (white): no codeNFPA 704 four-colored diamond
نقطه اشتعال
دمای خودآتشگیری
محدودیت‌های انفجار ۱۵–۲۸٪
آمریکا Permissible
exposure limit (PEL)
50 ppm (25 ppm ACGIH - TLV; 35 ppm STEL)
ترکیبات مرتبط
دیگر کاتیون‌ها فسفین
آرسین
Stibine
مرتبط با nitrogen hydrides هیدرازین
هیدرازوئیک اسید
ترکیبات مرتبط هیدروکسید آمونیوم
به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
 ✔Y (بررسی) (چیست: ✔Y/N؟)
Infobox references

هرچند که در طبیعت - چه زمینی و چه در سیاره‌های بیرونی منظومه شمسی - استفادهٔ گسترده از آن متداول است، اما آمونیاک به شکل غلیظ خود بسیار خورنده و خطرناک است. در ایالات متحده این ماده به عنوان ماده‌ای بسیار خطرناک طبقه‌بندی می‌شود و در مراکز تولید، ذخیره یا استفاده در مقادیر قابل توجه نیازمند گزارش و سختگیری است.[۶]

تولید جهانی صنعتی آمونیاک در سال ۲۰۱۷ برابر ۱۷۵ میلیون تن بود،[۷] آمونیاک صنعتی یا به صورت آمونیوم هیدروکسید (معمولاً ۲۸٪ آمونیاک در آب) یا به صورت آمونیاک مایع فشرده بی‌آب یا یخچال دار که در اتومبیل‌های با مخزن ویژه یا در سیلندر حمل و عرضه می‌شود.[۸] بازار جهانی آمونیاک در سال ۲۰۱۶ معادل ۶۵٫۴۸ میلیارد دلار ارزیابی شده‌است. پیش‌بینی می‌شود این صنعت تا سال ۲۰۲۵ به ۷۶٫۶۴ میلیارد دلار برسد.[۹]

در طبیعت از تجزیهٔ مواد آلی ازت دار همچون اوره ادرار به‌دست می‌آید.

رومی‌های باستان آمونیوم کلرید را به عنوان پول و سپرده استفاده می‌کردند. آن‌ها سنگ آمونیوم را از مکانی به نام پرستشگاه ژوپیتر یا همان لیبی جدید جمع‌آوری می‌کردند. اما آمونیاک به شکل نمک آمونیاک نخستین بار توسط جابر ابن حیان در قرن 7 شناخته شد.[۱۰]

ساختار مولکولیویرایش

مولکول آمونیاک از یک اتم نیتروژن و سه اتم هیدروژن متصل به آن تشکیل شده‌است. با توجه به وجود یک جفت الکترون ناپیوندی بر روی نیتروژن، این مولکول ساختار هرم مثلثی دارد و زوایای پیوند کم‌تر از ۱۰۹ درجه هستند.[۱۱] مولکول آمونیاک یک مولکول قطبی است که می‌تواند با خودش و بسیاری مولکول‌های دیگر، پیوند هیدروژنی برقرار نماید.

خواص شیمیاییویرایش

خصلت بازیویرایش

آمونیاک طبق نظریه‌های اسید و باز برونستد-لوری و لوویس، یک ترکیب بازی محسوب می‌شود. pH محلول آبی آن هم بیش‌تر از ۷ است که این واقعیت را آشکار می‌سازد. واکنش زیر، خصلت بازی مولکول آمونیاک را توضیح می‌دهد:[۱۲]

واکنش تفکیک بازی آمونیاک:

(NH3(aq) + H2O(2) → NH4+(aq) + OH-(aq

فرایند تولیدویرایش

روش‌های صنعتیویرایش

مهم‌ترین روش صنعتی تولید آمونیاک، فرایند هابر نام دارد که شامل تهیة آمونیاک از عناصر سازنده آن می‌باشد. در این روش، گازهای نیتروژن و هیدروژن در دمای بالا و در فشار زیاد با هم واکنش می‌دهند و آمونیاک را تولید می‌کنند. کاتالیزگرهای مختلف هم به سهولت این واکنش کمک می‌نمایند.[۱۳]

کاربردویرایش

از موارد استفادهٔ آمونیاک می‌توان به استفاده در تهیهٔ کودهای شیمیایی، یخ سازی، اسید نیتریک، سایر ترکیبات نیتروژنه، مواد منفجره و نگهداری از مواد غذایی اشاره کرد.

کودویرایش

در سال ۲۰۱۹ در ایالات متحده، تقریباً ۸۸٪ از آمونیاک تولید شده به عنوان کود، به صورت نمک، محلول یا انیدروز استفاده شده‌است. هنگامی که این کودها روی خاک قرار می‌گیرند، به افزایش عملکرد محصولاتی مانند ذرت و گندم کمک می‌کنند.[۱۴] ۳۰٪ نیتروژن کشاورزی مورد استفاده در ایالات متحده به شکل آمونیاک بی آب است و سالانه ۱۱۰ میلیون تن از آن در جهان استفاده می‌شود.[۱۵]

پیش ماده ترکیبات حاوی نیتروژنویرایش

آمونیاک به‌طور مستقیم یا غیر مستقیم پیش ساز اکثر ترکیبات حاوی نیتروژن است. تقریباً تمام ترکیبات نیتروژن مصنوعی از آمونیاک حاصل می‌شوند. یکی از این مشتقات مهم، اسید نیتریک است.[۱۶] از اسید نیتریک برای تولید کودها، مواد منفجره و بسیاری از ترکیبات ارگانونیتروژن استفاده می‌شود.

از آمونیاک همچنین برای ساخت ترکیبات زیر استفاده می‌شود:

از آمونیاک همچنین برای ایجاد ترکیباتی در واکنش‌هایی که به‌طور خاص نامگذاری نشده‌اند، استفاده می‌شود. نمونه‌هایی از این ترکیبات عبارتند از: آمونیوم پرکلرات، آمونیوم نیترات، فرم آمید، دی‌نیتروژن تتراکسید، آلپرازولام، اتانول‌آمین، اتیل کربامات، هگزامتیلن تترامین و آمونیوم بی‌کربنات.

به عنوان یک تمیزکنندهویرایش

آمونیاک خانگی محلول NH3 در آب است و به عنوان یک تمیز کننده عمومی برای بسیاری از سطوح استفاده می‌شود. از آنجا که آمونیاک منجر به درخشش نسبتاً بدون رگه می‌شود، یکی از رایج‌ترین کاربردهای آن تمیز کردن شیشه، پرسلان و فولاد زنگ نزن است. از این ماده همچنین برای تمیز کردن اجاق گازها و خیساندن لکه‌های پخته شده استفاده می‌شود. غلظت آمونیاک خانگی از نظر وزنی ۵ تا ۱۰ درصد است.[۱۷]

تخمیرویرایش

از محلول‌های آمونیاک ۱۶ تا ۲۵٪ در صنعت تخمیر به عنوان منبع نیتروژن برای میکروارگانیسم‌ها و تنظیم pH در هنگام تخمیر استفاده می‌شود.

سنتز و تولیدویرایش

آمونیاک یکی از پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی معدنی است که در سال ۲۰۱۸ تولید جهانی آن ۱۷۵ میلیون تن گزارش شده‌است.[۱۸] ۲۸٫۵٪ از این مقدار توسط چین تولید شده‌است، و پس از آن روسیه با ۱۰٫۳٪، ایالات متحده با ۹٫۱٪ و هند با ۶٫۷٪ قرار دارند.[۱۸]

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

  1. Yost, Don M. (2007). "Ammonia and Liquid Ammonia Solutions". Systematic Inorganic Chemistry. READ BOOKS. p. 132. ISBN 1-4067-7302-6.
  2. Blum, Alexander (1975). "On crystalline character of transparent solid ammonia". Radiation Effects and Defects in Solids. 24 (4): 277. doi:10.1080/00337577508240819.
  3. Perry, Dale L. ; Phillips, Sidney L. (1995). Handbook of inorganic compounds. CRC Press. p. 17. ISBN 0-8493-8671-3.
  4. Perrin, D.D. , Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution; 2nd Ed. , Pergamon Press: Oxford, 1982.
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ ۵٫۲ کاتالوگ آنلاین زیگما ، تاریخ بررسی: June 6, 2011.
  6. "40 C.F.R. : Appendix A to Part 355—The List of Extremely Hazardous Substances and Their Threshold Planning Quantities" (PDF) (1 July 2008 ed.). Government Printing Office. Archived from the original (PDF) on 25 February 2012. Retrieved 29 October 2011.
  7. "Mineral Commodity Summaries 2020, p. 117 – Nitrogen" (PDF). USGS. 2020. Retrieved 12 February 2020.
  8. R. Norris Shreve; Joseph Brink (1977). Chemical Process Industries (4th ed.). p. 276. ISBN 978-0-07-057145-7. See also Gas carrier and Bottled gas.
  9. "Ammonia Market Size Worth $76.64 Billion By 2025 | CAGR 5.3%". www.grandviewresearch.com. Retrieved 2021-01-08.
  10. http://www.irannh3.com بایگانی‌شده در ۲۶ آوریل ۲۰۱۵ توسط Wayback Machine www.irannh3.com
  11. Chemistry; Charles E. Mortimer; 6th Edition; Chapter9
  12. Chemistry; Charles E. Mortimer; 6th Edition; Chapter16
  13. Chemistry; Charles E. Mortimer; 6th Edition; Chapter 23
  14. Lassaletta, Luis; Billen, Gilles; Grizzetti, Bruna; Anglade, Juliette; Garnier, Josette (2014). "50-year trends in nitrogen use efficiency of world cropping systems: the relationship between yield and nitrogen input to cropland". Environmental Research Letters. 9 (10): 105011. Bibcode:2014ERL.....9j5011L. doi:10.1088/1748-9326/9/10/105011. ISSN 1748-9326.
  15. David Brown (18 April 2013). "Anhydrous ammonia fertilizer: abundant, important, hazardous". Washington Post. Retrieved 23 April 2013.
  16. Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
  17. "The Facts About Ammonia". www.health.ny.gov. Retrieved 2018-04-06.
  18. ۱۸٫۰ ۱۸٫۱ "Mineral Commodity Summaries 2020, p. 117 – Nitrogen" (PDF). USGS. 2020. Retrieved 12 February 2020.