«Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника»
Физиологические действия на организм человека
ВведениеСовременные химико-технологические процессы отличаются сложностью и большой скоростью протекания, а также чувствительностью к отклонению режимных параметров от нормальных. Отклонение параметров процесса от жестко заданных норм может привести не только к потере качества готовой продукции, порче сырья, вспомогательных веществ (например, катализаторов), но и к аварийной ситуации, включая пожары, взрывы, выбросы большого количества вредных веществ в окружающую среду. Одним из заданий, которые стоят перед каждым производством, является неуклонное повышение качества продукции, совершенствования технологии производства, а также повышения надежности и безопасности оборудования и средств управления.
Строение молекулы аммиакаСтроение молекулы аммиака — NH. На внешнем энергетическом уровне атому азота содержат пять электронов, из которых три – неспаренные. Именно они участвуют в образовании ковалентной связи:
H – N – H
В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Молекулы аммиака (в жидком аммиаке) взаимодействуют, связываясь друг с другом. Этот особый тип химической межмолекулярной связи называется водородной связью.
Физические свойства аммиакаАммиак это — бинарное неорганическое химическое соединение азота и водорода; при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом. Плотность аммиака почти вдвое меньше, чем у воздуха. Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленно, ежегодное его мировое производство превышает 180 млн тонн.
В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (t −33 °C) и плавления (t −78 °C), а также более низкую плотность, вязкость (вязкость жидкогоаммиака в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность этих связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды, а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами.
Аммиак легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м³, сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий аммиак сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей. Жидкий аммиак практически не проводит электрический ток. Жидкий аммиак — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый аммиак бесцветные кубические кристаллами.
Химические свойства аммиака
Благодаря наличию не поделенной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Бренстеда или комплексообразователь (не следует путать понятия «нуклеофил» и «основание Бренстеда».Нуклеофильность определяется сродством к положительно заряженной частице. Основание имеет сродство к протону. Понятие «основание» является частным случаем понятия «нуклеофил»). Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:
Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:
Взаимодействуя с кислотами даёт соответствующие соли аммония:
Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды. Соединения, содержащие ионы NH2−, называются амидами, NH2− — имидами, а N3− — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:
На восстановительной способности NH3 основано применение нашатыря NH4Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:
Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:
Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.
Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН− и NH2−, а также молекулы Н2O и NH3изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а, следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:
и в спиртах:
Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией:
KNH2 ↔ K++NH2
Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH2 — нерастворим, NaNH2 — малорастворим, KNH2, RbNH2 и CsNH2 — хорошо растворимы.
При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот.
Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:
без катализатора, при повышенной температуре:
4NH3+3O2 ↔ 2N2+6H2O
в присутствии катализатора, при повышенной температуре
4NH3+5O2 ↔ 4 NO+6H2O
При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя синильную кислоту HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:
История выведения аммиакаАммиак впервые был выведен Джозефом Пристли в 1774 году. Он назвал его «щелочной воздух». Через одиннадцать лет, в 1785 году К. Бертолле установил точный химический состав аммиака. Аммиак был очень нужен для синтеза соединений азота, поскольку получение их из чилийской селитры ограничивалось постепенным истощением запасов последней. Проблема уменьшения запасов селитры обострилась к концу XIX века. Только в начале XX века удалось изобрести процесс синтеза аммиака, пригодный для промышленности. Это осуществил Ф. Габер, начавший трудиться над этой задачей в 1904 году и к 1909 году создавший небольшой контактный аппарат, в котором использовал повышенное давление (в соответствии с принципом Ле-Шателье) и катализатор из осмия. 2 июля 1909 года Габер устроил испытания аппарата в присутствии К. Боша и А. Митташа, оба — от Баденского анилинового и содового завода (BASF), и получил аммиак. В России и СССР первая партия синтетического аммиака была получена в 1928 году на Чернореченском химическом комбинате.
Аммиак получил своё название от древнеегипетского слова «Амониан». Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали минерал нашатырь (NH4Cl), который при нагревании испаряет аммиак.
Применение аммиака в быту
Аммиак широко применяется в медицине в качестве 10% -ого раствора аммиака и имеет название — нашатырный спирт. Когда человек падает в обморок, нашатырным спиртом приводят его в чувство. Также его используют как рвотное средство. Для этого его разводят и в малых количествах принимают внутрь. Особенно популярный такой метод при алкогольных отравлениях. Из нашатырного спирта делают примочки и обрабатывают укусы насекомых. Хирурги используют разведенный в воде нашатырный спирт для обработки рук. Аммиак в переводе с греческого (hals ammoniakos) — амонова соль. Аммиак — бесцветный газ с резким запахом , температура плавления — 80° С, температура кипения — 36° С, хорошо растворяется в воде, спирте и ряде других органических растворителей. Синтезируют из азота и водорода. В природе образуется при разложении азотсодержащих органических соединений. Чистый аммиак был получен английским химиком и философом Джозефом Пристли в 1774 году. Промышленную технологию получения аммиака разработали и осуществили в 1913 году немецкие химики Фриц Габер и Карл Бош, получившие за свои исследования Нобелевские премии. Аммиак — один из самых важных продуктов химической промышленности. Большая часть получаемого в промышленности аммиака идёт на приготовление азотной кислоты, азотных удобрений, красителей. Применяется аммиак и для получения взрывчатых веществ. Широко используются водные растворы аммиака. Как слабое летучее основание, он применяются в химических лабораториях и производствах. С помощью аммиака получают пищевую соду. В медицине 10% водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт. Резкий запах аммиака раздражает специфические рецепторы слизистой оболочки носа и способствует возбуждению дыхательного и сосудодвигательного центров, поэтому при обморочных состояниях или алкогольном отравлении пострадавшему дают вдыхать пары нашатырного спирта. При пайке металлов используют хлорид аммония — нашатырь — NH4Сl. При высокой температуре нашатырь разлагается с образованием аммиака, который очищает поверхности паяльника и спаиваемого изделия от оксидов металлов. При испарении жидкого аммиака поглощается большое количество теплоты, поэтому его используют в холодильных установках. Аммиак горит при наличии постоянного источника огня. Емкости могут взрываться при нагревании
Физиологическое действие на организм человека и токсикологияВажно помнить, что передозировка аммиаком очень опасна. Возможны болевые ощущения в различных органах, их отеки и даже летальный исход. Этого можно избежать, если использовать данное вещество по назначению и с осторожностью! Жидкий аммиак вызывает сильные ожоги кожи, поэтому его обычно перевозят в стальных баллонах (окрашены в желтый цвет, имеют надпись «Аммиак» черного цвета), железнодорожных и автомобильных цистернах, по воде — в специальных танкерах, транспортируют также по трубопроводам. .
Газообразный аммиак является токсичным соединением. При его концентрации в воздухе рабочей зоны около 350 мг/м3 (миллиграмм на кубический метр) и выше работа должна быть прекращена, а люди выведены за пределы опасной зоны. Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе рабочей зоны равна 20 мг/м3. Аммиак опасен при вдыхании. При остром отравлении аммиак поражает глаза и дыхательные пути, при высоких концентрациях возможен смертельный исход. Вызывает сильный кашель, удушье, при высокой концентрации паров — возбуждение, бред. При контакте с кожей — жгучая боль, отек, ожег с пузырями. При хронических отравлениях наблюдаются расстройство пищеварения, катар верхних дыхательных путей, ослабление слуха. При отравлении аммиаком необходимо принять следующие меры. Первая медицинская помощь: промыть глаза и лицо водой, надеть противогаз или ватно-марлевую повязку, смоченную 5% раствором лимонной кислоты, открытые участки кожи обильно промыть водой, немедленно покинуть очаг заражения. При попадании аммиака в желудок надо выпить несколько стаканов теплой воды с добавлением одной чайной ложки столового уксуса на стакан воды и вызвать рвоту.
Рекомендации по написанию реферата.docстроение земной атмосферы . реферат Тарасова Н.Н. 203СВ.rtfответы по химии рк.docxОткрытый урок по химии тема_ _Белки_.docФилософия реферат Мировоззрение.docxАвангардизм реферат законченное.docОхрана труда реферат.rtfаналит реферат.docx_Школа современного учителя химии_ достижения российской науки_ ИПЗ Социология Реферат Ярматов.rtf
бюджетное образовательное учреждение
Савекин Вадим Фёдорович
Учитель химии: Воронаев Иван Геннадиевич
- Титульный лист_________________________________________1
- ГЛАВА I – Что такое аммиак_____________________________3-5
- ГЛАВА II – Аммиак в жизни______________________________5-6
- Библиография___________________________________________6
- Вывод__________________________________________________6
Что такое аммиак
Аммиак впервые был выведен Джозефом Пристли в 1774 году. Он назвал его «щелочной воздух». Через одиннадцать лет, в установил точный химический состав аммиака. Аммиак был очень нужен для синтеза соединений азота, поскольку получение их из ограничивалось постепенным истощением запасов последней. Проблема уменьшения запасов селитры обострилась к концу XIX века. Только в начале XX века удалось изобрести процесс синтеза аммиака, пригодный для промышленности. Это осуществил , начавший трудиться над этой задачей в 1904 году и к создавший небольшой контактный аппарат, в котором использовал повышенное давление (в соответствии с Габер устроил испытания аппарата в присутствии , оба — от Баденского анилинового и содового завода (), и получил аммиак. В первая партия синтетического аммиака была получена в 1928 году на Чернореченском химическом комбинате
Аммиакядовитый газ с резким характерным запахом3. о
Аммиак хорошо растворим в воде. Концентрированный водный раствор аммиака называют аммиачной водой.
Строение молекулы аммиакаСтроение молекулы аммиака — NH3. На внешнем энергетическом уровне атому азота содержат пять электронов, из которых три – неспаренные. Именно они участвуют в образовании ковалентной связи: H – N – H
Благодаря наличию не поделённой электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Бренстеда или комплексообразователь (не следует путать понятия «нуклеофил» и «основание Бренстеда». Нуклеофильность определяется сродством к положительно заряженной частице. Основание имеет сродство к протону. Понятие «основание» является частным случаем понятия «нуклеофил»). Так, он присоединяет протон, образуя :
2-2-3-Амиды щелочных металлов получают
являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН− и NH2−, а также молекулы Н2O и NH3 изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а, следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:
амидов изменяется в такой же последовательности22222
- реакция обратима – 2NH3—1200-1300O CN2+
- без катализатора, при повышенной температуре – 4NH3+3O22N2+6H2O
- в присутствии катализатора, при повышенной температуре – 4NH3+5024NO+6H20
С аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):
- 2CH4+2NH3+3O22HCN+6H2O
- NH4OH=NH3+H2O
Аммиак в жизни
Аммиак в медицинеПри укусах насекомых аммиак применяют наружно в виде примочек. 10 % водный раствор аммиака известен как ( (обычно 10% концентрации аммиака в воде), бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. Применяется как лекарственное средство и для бытовых нужд.).
Нашатырный спирт и аммиак:
П1.Пары способны изменять окраску цветов. Например, голубые и синие лепестки становятся зелёными, ярко-красные — чёрными.
П2.Некоторые цветы, не имеющие запаха от природы, после обработки аммиаком начинают благоухать. Например, приятный аромат приобретают .
П3.Нашатырный спирт реагирует с йодом с образованием крайне нестабильного (йодистый) в сухом кристаллическом состоянии, что используется как эффектный химический опыт.
Возможны побочные действия: при продолжительной экспозиции (ингаляционное применение) аммиак может вызвать рефлекторную остановку дыхания.
Местное применение противопоказано при дерматитах, экземах, других кожных заболеваниях, а также при открытых травматических повреждениях кожных покровов.
При случайном поражении аммиаком слизистой оболочки глаза, промыть глаза водой (по 15 раз через каждые 10 мин) или 5 % раствором , не растирая глаза. Масла и мази не применяют.
При поражении носа и глотки — 0,5 % раствор или натуральные соки.
В случае приёма внутрь пить воду, фруктовый сок, молоко, лучше — 0,5 % раствор или 1 % раствор до полной нейтрализации содержимого желудка.
В 10 % раствор аммиака, чаще называемый , применяется при обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также наружно — невралгии, миозиты, укусах насекомых, для обработки рук хирурга. При неправильном применении может вызвать ожоги пищевода и желудка (в случае приёма неразведённого раствора), рефлекторную остановку дыхания (при вдыхании в высокой концентрации).
Взаимодействие с другими лекарственными средствами неизвестно.
Применение в жизни
Аммиак в основном используется для производства азотных (нитрат и сульфат аммония, ), взрывчатых веществ и , азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности.
Физиологическое действие нашатырного спирта обусловлено резким запахом аммиака, который раздражает специфические рецепторы слизистой оболочки носа и способствует возбуждению дыхательного и сосудодвигательного центров мозга, вызывая учащение дыхания и повышение артериального давления.
Химия. 9 класс: учебник / O. C. Габриелян. – 2-е издание, стереотипное – М.: Дрофа, 2014. – 319Статьи из интернета:
Википедия (Wikipedia) – ru.Wikipedia.org – Аммиак – Википедия
(лекции) – Лекции.орг – действия аммиака на организм человека.Вывод
Для меня это первый реферат на какую-либо тему. Я очень старался всё делать по правилам и искать только самую главную информацию, но сейчас не об этом.
Аммиак очень полезен не только в медицине, но и в «среде» биологов. Я уверен, что через несколько лет этот газ пригодится не только для нашатырного спирта или для «омоложения» растений, но и для других медикаментов.
Возможно, он пригодится в научных целях и с его помощью, и с помощью соединений учёные откроют новые элементы и вещества. Ведь наука не стоит на месте.
аналит реферат.docxИПЗ Социология Реферат Ярматов.rtfДиплом Технология.docxОбразец оформления РЕФЕРАТА (1).docТрудовые отношения реферат.docИТОГОВАЯ АТТЕСТАЦИЯ ПО КУРСУ «СОСТАВЛЕНИЕ РЕЗЮМЕ».docx1_Информатика_6 класс_Создание реферата (мини-проект)_Поурочный Анализ ДФХД реферат.docxистория реферат симонова.docxАлишер РЕФЕРАТ ЭЛ.Т.pdf
Оглавление
1.Обзор промышленных методов производства 7
2.Описание сырья 8
3.Термодинамика и кинетика процесса синтеза аммиака 12
4.Схемы производства аммиака 16
Список литературы 20
Аммиак (нитрид водорода) — химическое соединение азота и водорода с формулой NH3, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом.
Рис. 1. Молекула аммиака
В основном используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина), взрывчатых веществ и полимеров, азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности. Жидкий аммиак используют в качестве растворителя.
В холодильной технике используется в качестве холодильного агента (R717).
В медицине 10 % раствор аммиака, чаще называемый нашатырным спиртом, применяется при обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также наружно — невралгии, миозиты, укусах насекомых, для обработки рук хирурга. При неправильном применении может вызвать ожоги пищевода и желудка (в случае приёма неразведённого раствора), рефлекторную остановку дыхания (при вдыхании в высокой концентрации).
Применяют местно, ингаляционно и внутрь. Для возбуждения дыхания и выведения больного из обморочного состояния осторожно подносят небольшой кусок марли или ваты, смоченный нашатырным спиртом, к носу больного (на 0,5—1 с). Внутрь (только в разведении) для индукции рвоты. При укусах насекомых — в виде примочек; при невралгиях и миозитах — растирания аммиачным линиментом. В хирургической практике разводят в тёплой кипячёной воде и моют руки.
Поскольку аммиак является слабым основанием, при взаимодействии с кислотами он их нейтрализует.
В ходе работы рассмотрим историю происхождения, химические свойства и различные промышленные методы синтеза. История
Аммиак был впервые выделен в чистом виде Дж. Пристли в 1774 году, который назвал его «щелочной воздух» (англ. alkalineair). Через одиннадцать лет, в 1785 году К. Бертолле установил точный химический состав аммиака. С того времени в мире начались исследования по получению аммиака из азота и водорода. Аммиак был очень нужен для синтеза соединений азота, поскольку получение их из чилийской селитры ограничивалось постепенным истощением запасов последней. Проблема уменьшения запасов селитры обострилась к концу XIX века. Только в начале XX века удалось изобрести процесс синтеза аммиака, пригодный для промышленности. Это осуществил Ф. Габер, начавший трудиться над этой задачей в 1904 году и к 1909 году создавший небольшой контактный аппарат, в котором использовал повышенное давление (в соответствии с принципом Ле-Шателье) и катализатор из осмия. 2 июля 1909 года Габер устроил испытания аппарата в присутствии К. Боша и А. Митташа, оба — от Баденского анилинового и содового завода (BASF), и получил аммиак. К. Бош к 1911 году создал крупномасштабную версию аппарата для BASF, а затем был построен и 9 сентября 1913 года вступил в строй первый в мире завод по синтезу аммиака, который был расположен в Оппау (ныне район в черте города Людвигсхафен-на-Рейне) и принадлежал BASF. В 1918 году Ф. Габер стал лауреатом Нобелевской премии по химии «за синтез аммиака из составляющих его элементов». В России и СССР первая партия синтетического аммиака была получена в 1928 году на Чернореченском химическом комбинате.
Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрёстке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH2)2CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали минерал нашатырь (NH4Cl), который при нагревании испаряет аммиак.
- Благодаря наличию неподелённой электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как основание Бренстеда или комплексообразователь. Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:
- Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:
- Взаимодействуя с кислотами, даёт соответствующие соли аммония:
Горючий бесцветный газ. Молекулярная масса 17,03; температура кипения — 33,4 °С; плотность по воздуху 0,597; коэффициент диффузии газа в воздухе 0,198 см2/с; теплота сгорания —316,5 кДж/моль; растворимость в воде 34,2% (масс). Температура самовоспламенения 650 °С. Синтез аммиака
Современный процесс получения аммиака основан на способности тонкоизмельченного карбида кальция при температуре около 1000 °С взаимодействовать с азотом по уравнению
Дуговой метод. Дуговой метод состоит в том, что через пламя электрической дуги продувается воздух. При температуре около 3000 °С протекает обратимая реакция
Аммиачный метод. На данный момент в промышленности используют лишь один метод получение аммиака – это получение из азото-водородной смеси. Конечно, в зависимости от конкретного производства может изменяться получение основного сырья (водорода), использоваться различие показатели температур и давлений, различные катализаторы, а также разные по размерам и формам колоны для получения аммиака. Далее в работе будут рассмотрены основные химико-технологические особенности.
Рис. 2. Сырьевые ресурсы производства аммиака
- разделением обратного коксового газа,
- газификацией твердого топлива,
- конверсией природного газа (метана или его газообразных гомологов),
- конверсией оксида углерода с водяным паром,
- крекингом метана,
- электролизом либо термическим разложением воды.
- электролиз воды
- термохимические методы
- комбинированные термо- и электрохимические методы.
когда станции недогружены
Термохимический метод получения водорода основан на разложении воды с помощью тепловой энергии, которую предполагается получать от атомных реакторов с гелиевым охлаждением, используя теплоту газового теплоносителя на выходе из реактора. Непосредственное разложение воды по реакции:
В настоящее время ни один из предложенных термохимических циклов еще не реализован в промышленности и значение КПД циклов, а так же расчеты затрат на получение водорода этим методом пока не определены.
Комбинированный метод производства водорода заключается в комбинировании термо- и электрохимических стадий процесса. Ожидаемые преимущества комбинированного метода состоят в том, что могут быть использованы достоинства каждого из рассмотренных способов: электрохимический хорошо освоен, имеет простое аппаратурное оформление, а термохимический более экономичен, но мало освоен и включает стадии, трудные для промышленного осуществления.
Примером может служить сернокислотный комбинированный цикл получения водорода и кислорода из воды. Это двухступенчатый процесс, включающий 2 стадии:
- термохимическая – эндотермическая реакция, осуществляемая при 900°С
- низкотемпературный электрохимический процесс:
может быть реализована только путем электролиза
Основным методом получения водорода для синтеза аммиака является каталитическая конверсия метана. Сырьём для этого метода служит природный и попутный газ, содержащий до 90-98% метана.
- при снижении температуры;
- при повышении давления.
Зависимость равновесного выхода аммиака от температуры и давления приведена на рисунке 3:
Рис.3. Зависимость равновесного выхода аммиака от температуры для различных давлений.
Выход аммиака повышается с понижением температуры. Однако при этом падает скорость процесса катализа, а следовательно, и общая производительность цеха. Даже при сравнительно высоких температурах активационный энергетический барьер молекул азота слишком велик, и образование аммиака протекает крайне медленно. Для снижения энергии активации процесс синтеза ведут на твердых катализаторах при 400– 500°С.
Реакция протекает с большой скоростью лишь в присутствии катализатора, значительная активность которого проявляется только при температуре не ниже 450-500ºС.
Однако получить значительный выход аммиака можно только при применении высоких давлений.
На основании этого промышленный синтез аммиака осуществляется при температуре 450-500ºС, с использованием катализаторов и высоких давлений.
Остановимся на каждом из этих параметров более подробно:
аммиака значениеоптимальный температурный режим
Синтез аммиака является экзотермической реакцией. Здесь, как и в случае окисления оксидасеры в присутствии катализатора, имеет место противоречие, возникающее при проведении обратимых экзотермических реакций.
Противоречие состоит в том, что:
- повышение температуры при экзотермической реакции приводит к уменьшению выхода продукта;
- в то время как снижение температуры влечёт за собой уменьшение скорости реакции.
максимальной скорости синтезамаксимальной температурестепени превращения снижатьоптимальных температур.
аммиакаметаллынезавершённый второй снаружи d- или f- электронный уровеньжелезо, уран, платинамолибден
В промышленности в качестве катализатора синтеза аммиака используется железо, содержащее активаторы (промоторы), введённые в катализатор в процессе его изготовления.
В качестве промоторов используют оксиды щелочных и щелочноземельных металлов: Al2O3, K2O, CaO,SiO2. Такой катализатор достаточно активен и стоек к местным перегревам.
Соединения серы отравляют катализатор необратимо, кислород и CO – необратимо, но очень быстро и даже в ничтожно малых концентрациях.
Контактную массу готовят сплавлением смеси оксидов железа(Fe3O4), алюминия, калия, кальция и кремния с последующим измельчением массы до размера зёрен катализатора (5 мм).
Оксид железа восстанавливается до свободного железа водородом в колонне синтеза аммиака.
Гетерогенный каталитический процесс синтеза аммиака на железном катализаторе проходит в три стадии.
- Диффузия азота и водорода из газового объема к поверхности зерна катализатора и в его порах;
- Активированная адсорбция азота и водорода поверхностью катализатора;
- Химическое взаимодействие азота и водорода через промежуточные соединения их с катализатором.
4. Десорбция аммиака и диффузия его в газовый объем.
Установлено, что лимитирующей стадией собственно катализа является активированная адсорбция азота.
На первой стадии происходит активированная адсорбция атомами железа молекул водорода (диссоциирующих на атомы) и азота(у молекул азота разрывается одна из связей) на поверхности катализатора.
На второй стадии идёт последовательное гидрирование молекулы азота по схеме:
В зависимости от применяемого давления все системы производства аммиака делятся на:
- системы низкого давления (10 – 15 МПа);
- системы среднего давления (25 –60 МПа) – наиболее часто применяется;
- системы высокого давления (60–100 МПа).
В связи с этим при производстве аммиака из АВС применяют принцип циркуляции.
Принцип циркуляции заключается в следующем:
- Аммиак, образовавшийся после прохождения АВС через контактные массы, конденсируется при охлаждении газовой смеси и отделяется от неё.
- Непрореагировавшая АВС с остатком аммиака (циркуляционный газ) смешивается со свежей порцией АВС и снова подаётся на катализатор и т. д.
- Циркуляция продолжается до полного превращения исходных веществ.
Рис 4. Технологическая схема процесса
Рис. 5. Операторная схема
- Колонна синтеза
- Теплообменник
- Сепаратор
- Конденсационная колонна
- Сборник жидкого NH3
Рис. 6. Колонна синтеза аммиака под средним давлением
Рис. 7. Функциональная схема синтеза аммиака
1 – колонна (реактор) синтеза NH; 2 – водяной холодильник; 3 теплообменник; 4 – воздушный холодильник; 5 – сепаратор; 6 – сборник аммиака, 7 – циркуляционный компрессор; 8 – конденсационная колонна; 9- испаритель
Рис. 8. Структурная схема синтеза аммиака
1 – колонна (реактор) синтеза NH; 2 – водяной холодильник; 3 теплообменник; 4 – воздушный холодильник; 5 – сепаратор; 6 – циркуляционный компрессор; 7 – конденсационная колонна; 8- испаритель.
Современное производство синтетического аммиака состоит из ряда последовательных технологических стадий сосредоточенных в отдельных блоках сероочистки природного газа конверсии метана конверсии СО, очистки синтез-газа от СО, метанирования компрессии синтеза аммиака объединенных по технологическому принципу и, кроме того, по энергетическому – единой системой парового цикла.Характерной особенностью блока отделения синтеза является то, что здесь образуется и выделяется жидкий аммиак – товарный продукт. От остальных стадий производства синтез аммиака отличается применением высокого давления наличием циркуляционного газового контура использованием холода. На этой стадии выделяется и утилизируется наибольшее Блок синтеза характеризуется применением сложной и разнообразной реакционной и теплообменной аппаратуры, для изготовления которой используются высококачественные стали. По капитальным затратам он один из Выбор технологических схем аппаратурного оформления и экономические показатели производства аммиака во многом определяются свойствами катализаторов синтеза его активностью стабильностью механической прочностью в связи, с чем к качеству катализатора предъявляют самые высокие Современное производство аммиака основано на ресурсо- и энергосберегающих технологиях и реализовано в многотоннажных безотходных предприятиях. Проблема российских производств заключается в том, что значительная часть действующих мощностей технически устарела и в условиях быстрого роста цен на сырье и энергоносители выпускаемый на них аммиак может иметь значительно большую себестоимость, чем производимый на современном оборудовании. Список литературы
- Атрощенко В. И., Каргин С. И. Технология азотной кислоты М. — Л. 1970. -494 с.
- Ганз С.Н.. Теоретические основы и технология синтеза аммиака / Под общ. ред. проф. А.М.Николаева – К. Вища школа 1969. – 260 с.
- Общая химическая технология. / Под редакцией проф. Амелина А. Г. – М. Химия 1977. – 400 с.
- Семенов В.П. Производство аммиака / Под ред. В. П. Семенова. – М. Химия 1985. – 368 с.
- Справочник азотчика. Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака. – 2-е изд. перераб. М. Химия 1986. – 512 с.
- Технология аммиака. Учебное пособие / Янковский Н. А., Демиденко И.М., Мельников Б.И., Лобойко А.Я., Корона Г.М. – Днепропетровск УГХТУ 2004. – 300 с.
- Технология связанного азота. Синтетический аммиак. / Бласяк Е., Лайдлер К., Павликовский С. –М. Госхимиздат 1961. – 623 c.
- Янковский Н. А. и др.. Аммиак. Вопросы технологии / Под общ. ред. Н.А. Янковского – Донецк ГИК “Новая печать” ООО “Лебедь”. 2001. — 497 c.
- Тарчигина Н.Ф. Технология связанного азота.
- Ахметова Т.Г. Химическая технология неорганических веществ.
- Беренгартен М.Г. Общая химическая технология
Строение молекулы аммиака Строение молекулы аммиака — NH 3 . На внешнем энергетическом уровне атому азота содержат пять электронов, из которых три – неспаренные. Именно они участвуют в образовании ковалентной связи:
Физические свойства аммиака Аммиак это — бинарное неорганическое химическое соединение азота и водорода; при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом. Плотность аммиака почти вдвое меньше, чем у воздуха. Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленно, ежегодное его мировое производство превышает 180 млн тонн.
В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (t кип −33 °C) и плавления (t пл −78 °C), а также более низкую плотность, вязкость (вязкость жидкогоаммиака в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность этих связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды, а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами.
Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды. Соединения, содержащие ионы NH 2−, называются амидами, NH 2− — имидами, а N 3− — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:
Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН − и NH 2− , а также молекулы Н2O и NH3изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а, следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:
Физиологическое действие на организм человека и токсикология Важно помнить, что передозировка аммиаком очень опасна. Возможны болевые ощущения в различных органах, их отеки и даже летальный исход. Этого можно избежать, если использовать данное вещество по назначению и с осторожностью! Жидкий аммиак вызывает сильные ожоги кожи, поэтому его обычно перевозят в стальных баллонах (окрашены в желтый цвет, имеют надпись «Аммиак» черного цвета), железнодорожных и автомобильных цистернах, по воде — в специальных танкерах, транспортируют также по трубопроводам. .
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Государственное бюджетное образовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №225 Адмиралтейского района Санкт-Петербурга
ГЛАВА I – Что такое аммиак_____________________________3-5
ГЛАВА II – Аммиак в жизни______________________________5-6
Аммиак – бесцветный ядовитый газ с резким характерным запахом, почти в два раза легче воздуха; химическое соединение с формулой NH 3. Этот газ легко сжигается при обычном давлении и температуре -33,4 о C . Аммиак применяют в холодных условиях, потому что при испарении аммиака из окружающей среды поглощается много тепла.
Строение молекулы аммиака — NH 3. На внешнем энергетическом уровне атому азота содержат пять электронов, из которых три – неспаренные. Именно они участвуют в образовании ковалентной связи: H – N – H
Взаимодействуя с кислотами, даёт соответствующие соли аммония:
Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды , имиды и нитриды . Соединения, содержащие ионы NH 2 — называются амидами, NH 2- — имидами, а N 3- — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:
Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы ОН − и NH 2 − , а также молекулы Н 2 O и NH 3 изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а, следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:
Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов: LiNH 2 — нерастворим, NaNH 2 — малорастворим, KNH 2 , RbNH 2 и CsNH 2 — хорошо растворимы.
На восстановительной способности NH 3 основано применение нашатыря NH 4 Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:
Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин :
Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот ).
С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):
При 1000 °C аммиак реагирует с углём , образуя синильную кислоту HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном , образуя ту же самую синильную кислоту:
При укусах насекомых аммиак применяют наружно в виде примочек. 10 % водный раствор аммиака известен как нашатырный спирт (водный раствор гидроксида аммония (обычно 10% концентрации аммиака в воде), бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. Применяется как лекарственное средство и для бытовых нужд.) .
П 1 .Пары нашатырного спирта способны изменять окраску цветов. Например, голубые и синие лепестки становятся зелёными, ярко-красные — чёрными.
П 2 .Некоторые цветы, не имеющие запаха от природы, после обработки аммиаком начинают благоухать. Например, приятный аромат приобретают астры .
П 3 .Нашатырный спирт реагирует с йодом с образованием крайне нестабильного аддукта (йодистый) в сухом кристаллическом состоянии, что используется как эффектный химический опыт.
При случайном поражении аммиаком слизистой оболочки глаза, промыть глаза водой (по 15 раз через каждые 10 мин) или 5 % раствором борной кислоты , не растирая глаза. Масла и мази не применяют.
При поражении носа и глотки — 0,5 % раствор лимонной кислоты или натуральные соки.
В случае приёма внутрь пить воду, фруктовый сок, молоко, лучше — 0,5 % раствор лимонной кислоты или 1 % раствор уксусной кислоты до полной нейтрализации содержимого желудка.
В медицине 10 % раствор аммиака, чаще называемый нашатырным спиртом , применяется при обморочных состояниях (для возбуждения дыхания), для стимуляции рвоты, а также наружно — невралгии, миозиты, укусах насекомых, для обработки рук хирурга. При неправильном применении может вызвать ожоги пищевода и желудка (в случае приёма неразведённого раствора), рефлекторную остановку дыхания (при вдыхании в высокой концентрации).
Аммиак в основном используется для производства азотных удобрений (нитрат и сульфат аммония, мочевина ), взрывчатых веществ и полимеров , азотной кислоты, соды (по аммиачному методу) и других продуктов химической промышленности.
Химия. 9 класс : учебник / O . C . Габриелян. – 2-е издание, стереотипное – М.: Дрофа, 2014. – 319
Википедия ( Wikipedia ) – ru . Wikipedia . org – Аммиак – Википедия
В условиях мирного времени подавляющее количество произведенного аммиака расходуется на производство удобрений. Из аммиака получают азотную кислоту, применяемую (помимо удобрений) при производстве промежуточных продуктов и красителей, пластических масс, химических волокон, фотографических препаратов, медикаментов, взрывчатых веществ и т. п.