3 spôsoby štúdia chemických reakcií amoniaku

Amoniak patrí medzi najviac vyrábané chemické látky na svete. Zlúčenina sa ľahko syntetizuje a slúži na rôzne účely. Amoniak a jeho reakcie môžete študovať čítaním o tejto zlúčenine alebo experimentovaním s ňou v laboratóriu, v závislosti od vašich znalostí chémie a prístupu k vybaveniu. Zistíte, že amoniak môže reagovať mnohými spôsobmi a aj syntéza zlúčeniny si vyžaduje prípravu.

Metóda 1 z 3:Štúdium špecifických reakcií a použitia amoniaku


Výskum využitia amoniaku v poľnohospodárstve. Dusík je nevyhnutný pre rast rastlín. Amoniak môžete primiešať do pôdy, kde ho metabolizujú baktérie. Výsledné zlúčeniny sú dusitany (NO2) a dusičnany (NO3). Tieto zlúčeniny môžu rastliny ľahko využívať na rast.[1]

  • Ak chcete zistiť viac o množstve amoniaku v pôde, extrahujte zlúčeniny dusíka z pôdy v laboratórnom teste. Vložte vzorku do pece (~850 °C) a pridajte veľa kyslíka. Pri tejto teplote sa zlúčeniny dusíka spaľujú, pričom vznikajú plynné oxidy dusíka (NOx). Plyny sa môžu zbierať na analýzu a množstvo dusíka vo vašej pôdnej vzorke sa dá určiť podľa objemu NOx prítomné plyny.


Oboznámte sa s pomenovanými reakciami amoniaku. Amoniak má mnoho použití a niektoré z konkrétnejších reakcií sú pomenované. Syntéza kyseliny dusičnej sa označuje ako Ostwaldov proces a zahŕňa kombináciu amoniaku s prebytkom kyslíka za podmienok, pri ktorých vzniká oxid dusičitý. NO2 potom prebubláva cez vodu, ktorá absorbuje plyn a premieňa ho na kyselinu dusičnú.[2]

  • Solvayov proces prebubláva oxid uhličitý cez roztok slanej vody a amoniaku, čím vzniká uhličitan sodný (jedlá sóda).
  • Zoznam pokračuje a tieto špecifické reakcie dostali svoje vlastné názvy, pretože spĺňajú určitú potrebu s použitím zlúčeniny amoniaku.


Uvažujte, ako amoniak ovplyvňuje fermentáciu. Počas fermentácie vína sa amoniak vyskytuje vo forme amónneho iónu (NH4+). Túto zlúčeninu využívajú kvasinky na výrobu aminokyselín a iných bunkových materiálov. Bez dusíka by sa kvasinky nemohli rozmnožovať a premieňať cukor v hrozne na etanol.

Metóda 2 z 3:Pochopenie všeobecnej reaktivity amoniaku


Vedieť, ako amoniak pôsobí vo vode. Vo vode amoniak pôsobí ako akceptor protónov alebo Lewisova zásada. To znamená, že ľahko preberá molekulu vodíka z vody a vytvára NH3+. Vznikajú molekuly OH a zvyšuje sa pH roztoku.

  • Vysokú rozpustnosť amoniaku možno experimentálne preukázať otočením skúmavky s plynným amoniakom vo vode hore dnom. Keď sa amoniak rozpustí vo vode, hladina vody v trubici sa zvýši.[3]


Pochopiť stabilitu molekuly amoniaku. Amoniak je stabilný za väčšiny podmienok. Znesie pôsobenie svetla alebo tepla. Hoci je amoniak žieravý, nekoroduje mäkkú alebo nehrdzavejúcu oceľ alebo sklo, ale poškodzuje pozinkovanú oceľ, meď, zinok a niektoré iné kovy.

  • Amoniak môže tvoriť výbušné zlúčeniny s niektorými kovmi. Striebro a ortuť by sa z tohto dôvodu nemali vystavovať pôsobeniu amoniaku.


Uvažujte o amoniaku v zásaditých alebo kyslých podmienkach. Amoniak ľahko reaguje s kyselinami za vzniku solí. Patria sem silné kyseliny, slabé kyseliny a Lewisove kyseliny (donory protónov). Vzhľadom na svoju schopnosť reagovať s kyselinami amoniak neumožňuje vznik silne kyslých roztokov. Rozpúšťa však niektoré zásady a vytvára silne zásadité roztoky.[4]

  • Síran amónny sa dá ľahko vyrobiť v laboratóriu. Zmiešajte kyselinu sírovú a amoniak, jemne povarte a nalejte do odparovacej misky. Pri odparovaní vody sa na odparovacej miske vyzrážajú kryštáliky síranu amónneho.[5]
  • Kyselina sírová je vysoko korozívna. Používajte ochranné okuliare, rukavice a ochranný odev. Nevdychujte výpary kyseliny sírovej alebo amoniaku.


Skúmajte reakcie amoniaku s halogénmi. Amoniak veľmi prudko reaguje s halogénmi. To má za následok typ reakcie nazývanej amonolýza. Pri týchto reakciách je aspoň jeden z atómov vodíka v amoniaku nahradený iným typom atómu. Hoci je amonolýza veľmi častá medzi amoniakom a halogénmi, neobmedzuje sa len na halogény. Vodík môžu nahradiť aj iné zlúčeniny.[6]

  • Bezpečnú verziu môžete pozorovať tak, že namočíte vatu do amoniaku a druhú vatu do chlorovodíka. Vložte vaty na opačné konce sklenenej trubice a počkajte, kým sa objaví prstenec bieleho prášku. Tento prášok je chlorid amónny.[7]


Zapamätajte si redoxné reakcie. S amoniakom prebiehajú aj oxidačno-redukčné (alebo redoxné) reakcie. Najmä amoniak horí v prítomnosti plynného kyslíka za vzniku H2O a N2 (plynný dusík). Amoniak sa môže použiť aj na zníženie oxidácie horúcich kovov, ako je oxid meďnatý, do neoxidovaného (alebo menej oxidovaného) stavu.[8]

  • Ak chcete demonštrovať potenciál amoniaku pre redoxné reakcie, môžete zapáliť dichróman amónny (VI) a sledovať reakciu. Dávajte pozor, aby ste to robili v digestore, na teplovzdornom povrchu.[9]

Metóda 3 z 3:Pochopenie syntézy amoniaku


Vedieť, že dusík a vodík sú potrebné reaktanty. Uvažujte o chemickej rovnici amoniaku, NH3. Z tejto rovnice môžete zistiť, že jedna molekula dusíka sa musí spojiť s 3 molekulami vodíka, aby vznikla zlúčenina. Tento proces sa začína zavedením pomeru 3 vodíka k 1 dusíku do chemického reaktora, ktorý obsahuje katalyzátor.[10]


Pochopte, že na urýchlenie reakcie je potrebný katalyzátor. Najskôr by ste mali vedieť, že katalyzátor nereaguje priamo s reaktantmi. Považujte to za spôsob, ako urýchliť reakciu, ktorá by prebehla tak či tak. Pri tvorbe amoniaku je katalyzátorom zlúčenina železa, ktorá obsahuje hydroxid draselný.[11]

  • Mali by ste si uvedomiť, že použitie katalyzátora iba urýchli rýchlosť reakcie a nezvýši celkové percento amoniaku, ktorý sa nakoniec vytvorí.


Zvážte vplyv tepla na reakciu syntézy. Pochopte, že teplota je pri výrobe amoniaku dvojsečná zbraň. Môžete znížiť teplotu, aby ste dosiahli najlepšiu premenu N a H na NH3. Nevýhodou je, že znížením teploty spomalíte aj reakciu. Väčšina výrobcov čpavku používa teplotu medzi 400-450 °C (752-842 °F).[12]

  • Le Chatelierov princíp riadi, ako teplo ovplyvní zmenu N a H na NH3.


Uvažujte, ako tlak zmení reakciu. Môžete tiež zmeniť premenu N a H na NH3 so zmenami tlaku. Ak použijete vyšší tlak, priblížite molekuly k sebe a podporíte reakciu, pri ktorej vzniká amoniak. Väčšina výrobcov používa stredne vysoký tlak okolo 200 atmosfér.[13]

  • Vytváranie extrémne vysokých tlakov je nákladné (musíte si kúpiť zariadenie na vytváranie tlaku a jeho udržiavanie), preto sa často hľadá stredná cesta, ako vyrábať amoniak nákladovo efektívnym spôsobom.

  • Štúdia techniky extrakcie vyrobeného amoniaku. Po úspešnej výrobe amoniaku sa bude nachádzať medzi inými plynmi (konkrétne plynným dusíkom a plynným vodíkom) pri vysokej teplote a tlaku. Našťastie môžete amoniak skvapalniť ľahšie ako dusík alebo vodík. Plyny by ste mali ochladiť na približne -34.4 °C (-29.9 °F), aby sa amoniak vyzrážal ako kvapalina.[14]

    • Zvyšné plyny sa recyklujú cez reakčnú komoru na výrobu ďalšieho amoniaku.
  • Odkazy