Окислення аміаку і його властивості

Одним з найважливіших сполук азоту є аміак. За фізичними властивостями це - безбарвний газ з різким, задушливим запахом (це запах водного розчину гідроксиду амонію NH?·H?O). Газ добре розчиняється у воді. У водному розчині амоній є слабкою основою. Є одним з найважливіших продуктів хімічної промисловості. NH? - хороший редуктор, як в молекулі амонію, азот має саму низьку ступінь окислення -3. Багато характеристики аміаку визначаються парою одиночних електронів в атомі азоту – реакції приєднання з аміаком відбуваються з-за його присутності (ця пара одинаків розташована на вільній орбіті Протона H?).

Як отримати аміак

Існують два основних практичних методів одержання аміаку: один в лабораторії, інший - у промисловості. Розглянемо отримання аміаку в промисловості. Взаємодія молекулярного азоту і водню: N? + 2H? = 2NH? (зворотна реакція). Цей метод отримання аміаку називається реакцією Хабера. Для молекулярного азоту і водню, які повинні прореагувати, їх необхідно нагріти до 500 ?C або 932 ?F, тиску MPA 25-30 необхідно створитися. Пористий праска повинен бути присутнім як каталізатор.

Отримання в лабораторії – це реакція між хлоридом амонію і гідроксидом кальцію: СА(OH)? + 2NH?Cl = CaCl? + 2NH?OH (як NH?OH - дуже слабке з'єднання, воно відразу ж розпадається на газоподібний аміак і воду: NH?OH = NH? + H?O).

Реакція окислення аміаку

Вони протікають зі зміною стану окислення азоту. Так як аміак - хороший редуктор, його можна використовувати для зменшення важких металів від їх окисів. Зменшення металів: 2NH? + 3CuO = 3Cu + N? + 3H?O (коли міді (II) оксид нагрівають у присутності аміаку, металева мідь червоного кольору зменшується). Окислення аміаку в присутності сильних окисників (наприклад, галогенів) відбувається за рівнянням: 2NH? + 3Cl? = N? + 6HCl (для проведення цієї окислювально-відновної реакції потрібно нагрів). При впливі перманганату калію на аміак у лужному середовищі спостерігається утворення молекулярного азоту, марганцевокислого калію і води: 2NH? + 6KMnO?+ 6KOH = 6K?MnO?+ N? + 6H?O. При інтенсивному нагріванні (до 1200 ° C або 2192 ?F) аміак може розпадатися на прості речовини: 2NH? = N? + 3H?. На 1000 oC або 1832 аміак реагує з метаном CH4:2CH? + 2NH? + 3O? = 2HCN + 6H?O (синильної кислоти і води). Шляхом оксидації аміаку з гіпохлоритом натрію гідразин Н?Х? можна отримати: 2NH + NaOCl = N2H4 + NaCl + H2O

Спалювання аміаку і його каталітичне окислення киснем

Окислення аміаку киснем має певні особливості. Існує два різних типи окислення: каталітичний (з каталізатором), швидкий (горіння).

При горінні відбувається окисно-відновна реакція, продуктами якої є молекулярний азот і вода: 4NH3 + 2 O 2 = 2N2 + 6H2O (полум'я жовто-зелене, горіння починається при 651 або 1038 градусів за Фаренгейтом, так як це температура самозаймання аміаку). Каталітичне окислення кисню відбувається при нагріванні (близько 800 ?C або 1472 ?F), але один з продуктів реакції відрізняється: 4NH? + 5O? = 4NO + 6H?O (в присутності платини або оксидів заліза, марганцю, хрому або кобальту в якості каталізатора продуктами окислення є оксид азоту (II) і вода). Розглянемо однорідне окислення аміаку киснем. Безконтрольна однотипна оксидування ділянки газу аміаку - відносно повільна реакція. Про неї не повідомляється докладно, але нижня межа займистості аміачно-повітряних сумішей при 25 оС складає близько 15 % в інтервалі тисків 1-10 бар і зменшується по мірі підвищення початкової температури газової суміші. Якщо CNH~ - це молевая частка NH 3 в суміші повітря-аміак з температурою tmixed (OC), то з даних CNH = 015-0 випливає, що межа займистості низький. Тому розумно працювати з достатнім запасом міцності нижче нижньої межі займистості, як правило, дані про змішуванні аміаку з повітрям часто далекі від досконалості.

Хімічні властивості

Розглянемо контактне окислення аміаку до оксиду азоту. Типові хімічні реакції з аміаком без зміни ступеня окиснення азоту:

Реакція з водою: NH? + H?O = NH?OH = NH?? + він? (реакція оборотна, так як гідроксид амонію NH?OH - це нестійке з'єднання).

Реакція з кислотами з утворенням нормальних і кислих солей: NH? + HCl = NH?Cl (нормальний хлорид амонію солі сформований);NH? + H?SO? = NH?HSO? (в реакції аміаку з холодною концентрованої сірчаної кислотою утворюється кислотна сіль гідросульфат амонію); 2NH? + H?SO? = (NH?)?SO?.

Реакції з солями важких металів з утворенням комплексів: 2NH? + AgCl =[Ag(NH?)?]Cl (складні сполуки срібла (I) хлоридні форми диамина).

Реакція з haloalkanes: NH3 + CH3Cl =[CH3NH3]Cl (форми гідрохлориду метиламмония – це замещенный іон амонію NH4=).

Реакція з лужними металами: 2NH? + 2K = 2KNH? + H? (утворюється амід калію KNH?; азот не змінює стан окислення, хоча реакція окислювально-відновна). Реакції приєднання відбуваються в більшості випадків без зміни стану окислення (всі перелічені вище, крім останньої, класифікуються даним типом).

Висновок

Аміак - популярний речовина, яка активно використовується в промисловості. На сьогоднішній день вона займає особливе місце в нашому житті, так як більшість продуктів її діяльності ми використовуємо щодня. Ця стаття буде корисна для прочитання багатьом, хто захоче дізнатися про те, що нас оточує.