Хімічні властивості солей амонію.

Усі солі амонію виявляють загальні властивості солей, тобто взаємодіють з розчинами кислот, лугів та інших солей.

1. Солі амонію реагують з іншими солями:

NH₄Cl + AgNO₃ = AgCl↓ + NH₄NO₃

(NH₄)₂CO₃ + BaCl₂ = BaCO₃↓ + 2NH₄Cl

2. Реагують з кислотами:

(NH₄)₂CO₃ + 2HCl → 2NH₄Cl + CO₂↑ + H₂O

2NH₄Cl + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄ + 2 HCl↑

3. Реагують з лугами:

NН₄Сl + NаОN = NaСl + Н₂О + NН₃↑;

(NH₄)₂CO₃ + 2NaOH → 2NH₃↑ + Na₂CO₃ + 2H₂O

(NH₄)₂SO₄ + Ca(OH)₂ → 2NH₃↑ + CaSO₄ + 2H₂O

4. Піддаються гідролізу. Амонійні солі добре розчиняються у воді. У водних розчи­нах вони гідролізують. Тому розчини солей амонію сильних кислот мають кислу реакцію:

(NH₄)₂CO₃ + H₂O → NH₄HCO₃ + NH₃·H₂O

Якісна реакція на іон амонію. Дуже важливою влас­тивістю солей амонію є їх взаємодія з розчинами лугів. Цією реакцією виявляють солі амонію (іони амонію) за запахом аміаку, що виділяється, або за зміною забарвлення вологого лакмусового папірця з червоного на синє:

NH₄ + OH^– ↔ NH₃↑ + H₂O

 

Сировина для синтезу аміаку. Синтез аміаку з азотоводневої суміші. Екологічна чистота виробництва.

Сировиною для синтезу аміаку у промисловості є водень і азот. Азот одержують із рідкого повітря, а водень – із природного газу за реакцією:

4CH₄ + O₂ + 2H₂O = 2CO₂ + 6H₂O

Теорія синтезу аміаку з простих речовин досить складна. У промисловості аміак добувають з простих речовин у присутності каталізатора губчастого заліза або оксиду вольфраму з добавкою деяких сполук, таких як оксиди Калію, Феруму (ІІІ), Кальцію та Силіцію. Для цього каталізаторами отрутами є сполуки Сульфуру та Оксиди Карбону, тому сировина заздалегідь очищається від таких домішок. Реакція синтезу є екзотермічна, тобто в ході реакції вивільняється теплота:

3H₂ + N₂ ↔ 2NH₃, ∆H=-92кДж/моль

Однак при цьому значно зменшується швидкість реакції. Тому синтез аміаку доводиться вести при 500-550°С і за наявності каталізатора. А оскільки каталізатор прискорює пряму і зво­ротну реакції однаково, а підвищення температури зміщує рівновагу в бік вихідних речовин, то ці умови невигідні для промислового виробництва. Отже, відповідно до принципу зміщення рівноваги для протидії впливу підвищеної температу­ри необхідно використовувати високий тиск.

Для синтезу аміаку застосовують тиск від 15 до 100 МПа. Залежно від тиску, який застосовують, розрізняють три спо­соби виробництва синтетичного аміаку:

1) низького (10-15 МПа);

2) середнього (25-30 МПа);

3) високого (50-100 МПа) тиску.

Най­поширенішим є середній. Однак і за таких умов тільки частина азотоводневої суміші перетворюється на аміак. Для повнішого використання вихід­них речовин аміак, що утворився, зріджують під дією низьких температур, а азотоводневу суміш, яка не прореагувала, знову направляють до реактора.

Технологічний процес, при якому речовини, що не прореагували, відокремлюються від продуктів реакції і знову повертаються у реакційний апарат для подальшого використання, називається циркуляційним.

За допомогою такої циркуляції використання азотоводневої суміші досягає 95 %.

Синтез аміаку є найважливішим способом зв'язування ат­мосферного азоту.

Виробництво синтетичного аміаку.

Суміш 3 об'ємів водню і 1 об'єму азоту всмок­тується компресором і стискається до необхідного тиску. Потім азотоводнева суміш подається до масловіддільника (для видалення частинок масла) і фільтра, заповненого про­жареним вугіллям. Очищена суміш направляється до контакт ного апарата з каталізатором (губчасте залізо з домішками оксидів алюмінію, калію, кальцію, силіцію), де і відбувається утворення аміаку.

Перед пуском усієї системи контактний апарат нагрівають до 400-500°С, а потім температура в системі підтримується тією теплотою, яка виділяється під час реакцій. Оскільки про­цес утворення аміаку оборотний, то газова суміш, що вихо­дить з контактного апарата, містить лише 20-30 % аміаку. Цю суміш подають до трубчастого холодильника, де під тиском аміак зріджується. Азот і водень, що не вступили в реакцію, циркуляційним насосом знову нагнітаються в контактний апа­рат, а рідкий аміак збирається у збирачі.

Таким чином, використання у виробництві циклічних процесів, зменшення викидів а атмосферу реагентів, продуктів реакції, тепла, веде до зменшення забруднення навколишнього середовища і наближає підприємство до екологічно чистого виробництва.