Um dos compostos nitrogenados mais importantes é a amônia. De acordo com suas propriedades físicas, é um gás incolor com um odor forte e sufocante (este é o cheiro de uma solução aquosa de hidróxido de amônio NH3·H2O). O gás é altamente solúvel em água. Em solução aquosa, o amônio é uma base fraca. É um dos produtos mais importantes da indústria química.
NH₃ é um bom redutor, pois na molécula de amônio, o nitrogênio tem o menor estado de oxidação -3. Muitas características da amônia são determinadas por um par de elétrons simples no átomo de nitrogênio - reações de adição com amônia ocorrem devido à sua presença (esse par de elétrons está localizado na órbita livre do próton H⁺).
Como obter amônia
Existem dois métodos práticos principais para obter amônia: um em laboratório e outro na indústria.
Considere a produção de amônia na indústria. Interação de nitrogênio molecular e hidrogênio: N₂ + 2H₂=2NH₃(reação reversível). Este método de obtenção de amônia é chamado de reação de Haber. Para que o nitrogênio molecular e o hidrogênio reajam, eles devem ser aquecidos a 500 ᵒC ou 932 ᵒF, uma pressão MPA de 25-30 deve ser construída. O ferro poroso deve estar presente como catalisador.
Receber no laboratório é uma reação entre cloreto de amônio e hidróxido de cálcio: CA(OH)₂ + 2NH₄Cl=CaCl₂ + 2NH₄OH (como NH₄OH é um composto muito fraco, ele se decompõe imediatamente em amônia gasosa e água: NH₄OH=NH₃ + H₂O).
Reação de oxidação de amônia
Eles procedem com uma mudança no estado de oxidação do nitrogênio. Como a amônia é um bom redutor, ela pode ser usada para reduzir os metais pesados de seus óxidos.
Redução de metal: 2NH₃ + 3CuO=3Cu + N₂ + 3H₂O (Quando o óxido de cobre(II) é aquecido na presença de amônia, o metal vermelho cobre diminui).
A oxidação da amônia na presença de agentes oxidantes fortes (por exemplo, halogênios) ocorre de acordo com a equação: 2NH₃ + 3Cl₂=N₂ + 6HCl (essa reação redox requer aquecimento). Quando exposto ao permanganato de potássio sobre amônia em meio alcalino, observa-se a formação de nitrogênio molecular, permanganato de potássio e água: 2NH₃ + 6KMnO₄+ 6KOH=6K₂MnO₄+ N₂ + 6H₂O.
Quando aquecida intensamente (até 1200 °C ou 2192 ᵒF), a amônia pode se decompor em substâncias simples: 2NH₃=N₂ + 3H₂. A 1000 oC ou 1832 amônia reage com metano CH4: 2CH₄ + 2NH₃ + 3O₂=2HCN + 6H₂O (ácido cianídrico e água). Ao oxidar a amônia com hipoclorito de sódio, a hidrazina H₂X₄ podeobter: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H 2O
Combustão da amônia e sua oxidação catalítica com oxigênio
Oxidação de amônia com oxigênio tem certas características. Existem dois tipos diferentes de oxidação: catalítica (com um catalisador), rápida (queima).
Ao queimar, ocorre uma reação redox, cujos produtos são nitrogênio molecular e água: 4NH3 + 2O2=2N2 + 6H2O auto-ignição da amônia). A oxidação catalítica com oxigênio também ocorre quando aquecido (cerca de 800 ᵒC ou 1472 ᵒF), mas um dos produtos da reação é diferente: 4NH₃ + 5O₂=4NO + 6H₂O (na presença de platina ou óxidos de ferro, manganês, cromo ou cob alto como um catalisador, os produtos de oxidação são óxido de nitrogênio (II) e água).
Considere a oxidação homogênea da amônia com o oxigênio. A oxidação monótona descontrolada da seção de gás de amônia é uma reação relativamente lenta. Não é relatado em detalhes, mas o limite inferior de inflamabilidade das misturas de amônia-ar a 25 ° C é de cerca de 15% na faixa de pressão de 1-10 bar e diminui à medida que a temperatura inicial da mistura de gás aumenta.
Se CNH~ é a fração molar de NH3 em uma mistura ar-amônia com uma temperatura tmisturada (OC), então a partir dos dados CNH=0,15-0 segue que o limite de inflamabilidade é baixo. Portanto, é razoável trabalhar com uma margem de segurança suficiente abaixo do limite inferiorinflamabilidade, como regra, os dados sobre a mistura de amônia com ar muitas vezes estão longe de ser perfeitos.
Propriedades Químicas
Considere a oxidação de contato da amônia em óxido nítrico. Reações químicas típicas com amônia sem alterar o estado de oxidação do nitrogênio:
- Reação com água: NH₃ + H₂O=NH₄OH=NH₄⁺ + he⁻ (a reação é reversível porque o hidróxido de amônio NH4OH é um composto instável).
- Reação com ácidos para formar sais normais e ácidos: NH₃ + HCl=NH4Cl (forma-se sal de cloreto de amônio normal); 2NH₃ + H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄.
- Reações com sais de metais pesados para formar complexos: 2NH₃ + AgCl=[Ag(NH₃)₂]Cl (formas de compostos complexos de prata (I) cloreto de diamina).
- Reação com haloalcanos: NH3 + CH3Cl=[CH3NH3]Cl (as formas de cloridrato de metilamônio são o íon amônio substituído NH4=).
- Reação com metais alcalinos: 2NH₃ + 2K=2KNH₂ + H₂ (forma a amida de potássio KNH₂; o nitrogênio não altera o estado de oxidação, embora a reação seja redox). As reações de adição ocorrem na maioria dos casos sem alterar o estado de oxidação (todos os itens acima, exceto o último, são classificados por este tipo).
Conclusão
Amônia é uma substância popular que é usada ativamente na indústria. Hoje ocupa um lugar especial em nossa vida,já que usamos a maioria de seus produtos todos os dias. Este artigo será uma leitura útil para muitos que querem saber sobre o que nos cerca.
