แอมโมเนีย
แอมโมเนีย (อังกฤษ: ammonia) หรือ ไนโตรเจนไตรไฮไดรด์ เป็น สารประกอบเคมี ที่ประกอบด้วยธาตุ ไนโตรเจน และ ไฮโดรเจน โดยมี สูตรเคมี ดังนี้ NH3. ที่ STP แอมโมเนียเป็น ก๊าซ มันเป็น พิษ และ กัดกร่อน วัสดุบางชนิด มี กลิ่น ฉุนเฉพาะตัว
แอมโมเนีย | |
---|---|
ชื่อตาม IUPAC | Azane |
ชื่ออื่น | Hydrogen nitride Trihydrogen nitride |
เลขทะเบียน | |
เลขทะเบียน CAS | [7664-41-7][CAS] |
PubChem | |
EC number | |
UN number | 1005 |
KEGG | |
MeSH | |
ChEBI | |
RTECS number | BO0875000 |
SMILES | |
InChI | |
Beilstein Reference | 3587154 |
Gmelin Reference | 79 |
ChemSpider ID | |
3DMet | B00004 |
คุณสมบัติ | |
สูตรเคมี | NH3 |
มวลต่อหนึ่งโมล | 17.031 g/mol |
ลักษณะทางกายภาพ | เป็นก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นฉุนมาก |
ความหนาแน่น | 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) 817 kg/m3 at −80 °C (transparent solid) |
จุดหลอมเหลว | −77.73 °C, 195 K, -108 °F |
จุดเดือด | −33.34 °C, 240 K, -28 °F |
ความสามารถละลายได้ ใน น้ำ | 47% (0 °C) 31% (25 °C) 28% (50 °C) |
pKa | 32.5 (−33 °C), 10.5 (DMSO) |
Basicity (pKb) | 4.75 |
โครงสร้าง | |
รูปร่างโมเลกุล | Trigonal pyramid |
Dipole moment | 1.42 D |
อุณหเคมี | |
Std enthalpy of formation ΔfH | −46 kJ·mol−1 |
Standard molar entropy S | 193 J·mol−1·K−1 |
ความอันตราย | |
GHS pictograms | |
การจำแนกของ EU | T, C, N |
EU Index | 007-001-00-5 (anhydrous) 007-001-01-2 (solutions) |
NFPA 704 | |
R-phrases | R10, R23, R34, R50 |
S-phrases | (S1/2), S9, S16, S26, S36/37/39, S45, S61 |
จุดวาบไฟ | flammable gas (see text) |
อุณหภูมิที่ติดไฟด้วยตัวเอง | 651 °C |
Explosive limits | 15–28% |
U.S. Permissible exposure limit (PEL) | 50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL) |
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน | |
แคทไอออนที่เกี่ยวข้อง | |
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa | |
สถานีย่อย:เคมี |
โมเลกุลของแอมโมเนียไม่แบนราบ แต่จะมีลักษณะถูกอัดเป็นทรงสี่หน้า (tetrahedron) หรือเรียกว่าพีระมิดฐานสามเหลี่ยม, ซึ่งเป็นข้อสมมติฐานของทฤษฎี VSEPR รูปร่างโมเลกุลลักษณะนี้โดยรวมจะมีลักษณะเป็นไดโพล (dipole) และทำให้มันเป็นขั้ว ดังนั้นแอมโมเนียจึงละลายใน น้ำ ได้ดีมาก อะตอมไนโตรเจนในโมเลกุลจะมี อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (lone electron pair) และทำให้แอมโมเนียมีฤทธิ์เป็น เบส ใน สารละลายน้ำ (aqueous solution) ที่ เป็นกรด หรือเป็นกลางมันสามารถจะมีพันธะกับ ไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) ปลดปล่อยโมเลกุลของน้ำ (H2O) แล้วเกิดเป็นประจุบวกของ แอมโมเนียมไอออน (NH4+) , ซึ่งรูปร่างปกติทรงสี่หน้าที่แอมโมเนียจะเกิด แอมโมเนียมไอออน จะขึ้นอยู่กับ pH ของ สารละลาย
ประโยชน์หลักของแอมโมเนียคือ ใช้ผลิต
- ปุ๋ย (fertilizer)
- วัตถุระเบิด (explosive)
- พอลิเมอร์ (polymer)
นอกจากนี้ยังเป็นสารสำคัญในน้ำยาทำความสะอาดกระจก แอมโมเนียมีในปริมาณเล็กน้อยในบรรยากาศ ซึ่งเกิดจากพูทรีแฟคชัน (putrefaction) ในวัตถุประเภทไนโตรเจนที่เกิดจากพืชและสัตว์ แอมโมเนียและเกลือของมันอาจพบได้ในปริมาณเล็กน้อยในน้ำฝน ในขณะที่ แอมโมเนียมคลอไรด์ (sal-ammoniac) และ แอมโมเนียมซัลเฟต สามารถพบได้ในแหล่งภูเขาไฟ ผลึกของ แอมโมเนียม ไบคาร์บอเนต พบมากใน ปาโกเนียน (Patagonia) กัวโน (guano) เกลือแอมโมเนียมสามารถพบได้ในดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ และในน้ำทะเลด้วย (สสารที่มีแอมโมเนียเราเรียกว่าแอมโมเนียคัล)
การเกิดเกลือ (Formation of salts)
หนึ่งในคุณสมบัติเฉพาะตัวที่สุดของแอมโมเนียคือพลังในการทำปฏิกิริยากับ กรด เกิดเป็น เกลือ; เช่น กับ กรดไฮโดรคลอริก ได้เป็น แอมโมเนียมคลอไรด์ (sal-ammoniac) ; กับ กรดไนตริก ได้เป็น แอมโมเนียมไนเตรต, เป็นต้น อย่างไรก็ดีแอมโมเนียที่แห้งสนิทจะไม่ทำปฏิกิริยากับ กรดไฮโดรคลอริกที่แห้งเช่นกัน ความชื้นจำเป็นสำหรับปฏิกิริยา
เกลือที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียกับกรด จะรู้จักกันในชื่อ เกลือแอมโมเนียม และทั้งหมดจะมีแอมโมเนียม ไอออน (NH4+).
ความเป็นกรดของแอมโมเนีย
แม้แอมโมเนียเป็นด่าง มันก็มีฤทธิ์เป็นกรดด้วย แต่เป็นกรดที่อ่อนมาก เมื่อแตกตัวจะได้ อะไมด์ (NH2−) ไออน, ตัวอย่างเช่น เมื่อใส่ผงลิเทียม ไนไตรต์ลงในแอมโมเนียเหลว จะเกิดเป็น สารละลายลิเทียม อะไมด์ ดังสมการ:
Li3N (s) + 2NH3 (l) → 3Li+ (am) + 3NH2− (am).
ตามหลักปฏิกิริยากรด-ด่างของ บรอนสเตด-โลว์รี (Bronsted-Lowry) แอมโมเนียจะทำหน้าที่เป็นกรด
การผลิต (Production)
เพราะประโยชน์ของมันมีมากมายมหาศาล แอมโมเนียจึงเป็นหนึ่งในสารประกอบอนินทรีย์เคมีที่มีการผลิตมาก โดยมีวิธีการผลิตดังนี้
- กอนสงครามโลกครั้งที่ 1 แอมโมเนีย ได้มาจาก การกลั่น ผลผลิตไนโตรเจนจากพืชและสัตว์
- โดยปฏิกิริยารีดักชันของ กรดไนตรัส (nitrous acid) และไนไตรต์ (nitrite) กับนัสเซนต์ไฮโดรเจน (nascent hydrogen)
- โดยการสะลายเกลือแอมโมเนียม (ammonium salts) ด้วย อัลคะไลน์ไฮดรอกไซด์ (alkaline hydroxides) หรือ โดยควิกไลม์ (calcium oxide) เกลือที่ใช้ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของ คลอไรด์ เช่น ซัล-แอมโมนิแอก ดังสมการนี้
- 2NH4Cl + 2CaO → CaCl2 + Ca (OH) 2 + 2NH3
- ได้จากการสะลายตัวของ แมกนีเซียมไนไตรด์ (magnesium nitride) (Mg3N2) กับน้ำดังสมการ
- Mg3N2 + 6H2O → 3Mg (OH) 2+ 2NH3
- ปัจจุบันผลิตโดย กระบวนการฮาเบอร์ (Haber process) โดยการนำก๊าซ ไนโตรเจน และ ไฮโดรเจน มาผสมกันโดยมีเหล็ก เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ที่ความดันเท่ากับ 200 bar (20 MPa, 3000 lbf/in²) และอุณหภูมิเท่ากับ 500 °C และมี โมลิบดีนัม เป็น โปรโมเตอร์ (promoter) มีสมการดังนี้
- N2 + 3H2 → 2 NH3
วิธีนี้เป็นวิธีที่ประหยัดที่สุดเพราะ ไนโตรเจน ก็ได้จากอากาศเนื่องจากในอากาศมี ไนโตรเจน ถึง 78 % ส่วน ไฮโดรเจนได้จาก ก๊าซธรรมชาติ (natural gas)
ดูเพิ่ม
- Chlorination
- Water purification
- Nitrogen metabolism
อ้างอิง
- Yost, Don M. (2007). "Ammonia and Liquid Ammonia Solutions". Systematic Inorganic Chemistry. READ BOOKS. p. 132. ISBN 1-4067-7302-6.
- Blum, Alexander (1975). "On crystalline character of transparent solid ammonia". Radiation Effects and Defects in Solids. 24 (4): 277. doi:10.1080/00337577508240819.
- Perry, Dale L.; Phillips, Sidney L. (1995). Handbook of inorganic compounds. CRC Press. p. 17. ISBN 0-8493-8671-3.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- Perrin, D. D., Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution; 2nd Ed., Pergamon Press: Oxford, 1982.
- ↑ Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. p. A22. ISBN 0-618-94690-X.
- Online Sigma Catalogue , accessdate: 6 June 2011.
- ^ Baker, H. B. (1894). J. Chem. Soc. 65: 612.
แหล่งข้อมูลอื่น
- International Chemical Safety Card 0414 (anhydrous ammonia)
- International Chemical Safety Card 0215 (aqueous solutions)
- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
- Institut national de recherche et de securite (in French)
- Emergency Response to Ammonia Fertilizer Releases (Spills) for the Minnesota Department of Agriculture
- Computational Chemistry Wiki 2006-02-14 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน