Аміак – це летку водневе з’єднання (нітрид водню), яке відіграє провідну роль у сучасній промисловості.

Хоч його і відкрили лише у вісімнадцятому столітті, але він був відомий людині з незапам’ятних часів. Водний розчин аміаку – це нашатирний спирт. Дана речовина міститься в продуктах розкладання живих організмів та сечі. Тому при розкладанні органіки (решток рослин, тварин) виділяється аміак, і від цього з’являється різкий запах гниття (нашатирю).

Історія аміаку

Аміак був відкритий в кінці вісімнадцятого століття англійським хіміком Джозефом Прістлі – одним з основоположників сучасної хімії, який здійснив також безліч важливих відкриттів в інших сферах науки (фізики, біології, оптиці).

Наприклад, у списках його винаходів є: газована вода, за яку він отримав медаль Лондонського Королівського товариства, і всім відомий ластик (раніше для стирання графіту всі користувалися хлібом).

Не можна заперечувати того, що Джозеф Прістлі зробив величезний внесок у хімію, особливо в області газів, проте багато свої досягнення він зробив випадково.

Джозеф Прістлі отримав аміак методом нагрівання хлориду амонію (нашатир) з гідроксидом кальцію (гашене вапно) і потім зібрав виділився газ в ртутної лампи.

Ртутна ванна – це спеціальний прилад, створений Прістлі для концентрування газів. При кімнатній температурі ртуть є рідиною з високою щільністю, що не дозволяє їй абсорбувати гази. Їх вчений легко виділяв з речовин, нагріваючи над поверхнею ртуті.

Рівняння аміаку:

2NH4Cl + Ca(OH)2 = NH3 + CaCl2.

Після відкриття Джозефом Прістлі аміаку, його вивчення не стояло на місці.

У 1784 був встановлений склад цієї речовини хіміком Луї Бертолле, який розклав його на вихідні елементи електричним розрядом.

Іменування “нашатир” він отримав вже в 1787 році від латинської назви нашатирного лугу, а саме найменування “аміак”, якими ми звикли користуватися, ввів Яків Дмитрович Захаров в 1801 році.

Але ось що цікаво. За сто років до Джозефа Прістлі і його відкриття аміаку, вчений Роберт Бойль спостерігав якесь явище, при якому паличка, попередньо змочена в соляній кислоті, починала диміти, коли її підносили до газу, що виділяється при спалюванні гною. Це пояснюється тим, що кислота та аміак вступали в реакцію, і в її продуктах містився хлорид амонію, частинки якого і створювали дим. Виходить, що експериментальними методами аміак був виявлений давно, але його перебування в світі було доведено набагато пізніше.

Склад молекули

Молекула аміаку (NH3) має форму тетраедра з атомом азоту у вершині. В ній знаходяться чотири електронних хмари, які перекриваються уздовж лінії зв’язку, отже, у молекулі утримуються виключно сигма-зв’язку. Порівняно з воднем азот має велику электроотрицательность, тому спільні електронні пари в молекулі зміщені в його бік. І так як в аміаку скрізь одинарні зв’язки, то тип гібридизації – sp3, а кут між електронними хмарами дорівнює 109 градусів.

Способи отримання

У світі щорічно виробляється близько 100 мільйонів тонн аміаку, тому цей процес можна по праву вважати однією з найважливіших у світі. Випускають його в рідкому вигляді або як двадцяти п’яти процентний розчин.

Існують наступні способи його одержання:

1. У промисловості амоніак добувають за допомогою синтезу азоту і водню, що супроводжується виділенням тепла. Причому дана реакція може проходити лише при високій температурі, тиску в присутності каталізатора, який, прискорюючи слабку реакцію, сам у неї не вступає.

Рівняння реакції аміаку:

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Q

2. Можна одержати аміак під час коксування кам’яного вугілля.

Насправді у вугіллі немає ніякого аміаку, але в ньому є багато органічних сполук, у складі яких містяться азот і водень. А при сильному нагріванні вугілля (піролізі) ці складові і утворюють аміак, який виходить як побічний продукт.

3. У лабораторії аміак добувають нагріванням хлориду амонію і гідроксиду кальцію:

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O

4. Чи нагріванням хлориду амонію з концентрованою лугом:

NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3↑ + H2O

Застосування

Аміак – це незамінний і дійсно потрібну речовину, без якого світова промисловість сповільнила б свій рух. Область його застосування широка: він задіяний у всіх виробничих процесах людини, починаючи від заводів і лабораторій, закінчуючи медициною. Його переваги в тому, що він екологічно чистий і є досить дешевим продуктом.

Області застосування аміаку:

Хімічна промисловість. Його використовують у виробництві добрив, полімерів, азотної кислоти, вибухових речовин, в якості розчинника (рідкий аміак).

Холодильні установки. Аміак випаровується з поглинанням великої кількості тепла з навколишнього середовища, так як володіє певними термодинамічними властивостями. Холодильні системи, засновані на застосуванні більш ніж ефективні, тому він є головним холодоагентом в промисловості.

Медицина. Нашатирний спирт, або 10 % розчин аміаку використовують при виведення з непритомного стану (подразнення рецепторів слизової оболонки носа сприяє стимуляції дихання), обробки рук хірурга, порушення блювоти і так далі.

Текстильна промисловість. З його допомогою одержують синтетичні волокна. Також аміак використовують при очищенні або фарбування різних тканин.

Фізичні властивості

Ось які фізичні властивості притаманні аміаку:

При нормальних умовах є газом.

Безбарвний.

Має різкий запах.

Отруйний і дуже токсичний.

Дуже добре розчинний у воді (один об’єм води на сімсот об’ємів аміаку) і деяких органічних речовин.

Температура плавлення становить -80 °С.

Температура кипіння – близько -36 °С.

Є вибухонебезпечним і горючою речовиною.

Приблизно вдвічі легший повітря.

Має молекулярну кристалічну решітку, відповідно, він легкоплавкий і неміцний.

Молярна маса аміаку дорівнює 17 г/моль.

При нагріванні в кисневій середовищі розкладається на воду і азот.

Хімічні властивості аміаку

Аміак є сильним відновником, так як ступінь окислення азоту в молекулі мінімальна. Він здатний також до окислювальним властивостям, що трапляється набагато рідше.

Реакції з аміаком:

• З кислотами аміак утворює солі амонію, що розкладаються при нагріванні. З соляною кислотою аміак становить хлорид амонію, а з сірчаною – сульфат амонію.

NH3 + HCL = NH4CL

NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

• З киснем при нагріванні утворюється азот, а за участю каталізатора (Pt) виходить оксид азоту.

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

• З водою утворюється нестійкий гідрат аміаку.

NH3 + H2O = NH3 × H2O

Аміак здатний проявляти лужні властивості, тому при взаємодії з водою утворює слабкий підстава – NH4OH. Але насправді такого зв’язку не існує, тому формулу слід записувати так: NH3 × H2O.

• З оксидами металів.

2NH3 + 3CuO = 3Cu + N2 + 3H2O

• З галогенами.

8NH3 + 3Cl2 =N2 + 6NH4Cl

• З солями металів.

3NH3 + ЗН2О + AlCl3 = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl

З’єднання аміаку

Є кілька типів складних речовин, що утворюються при взаємодії з аміаком:

Солі амонію. Вони утворюються в результаті реакцій аміаку з кислотами і розкладаються при нагріванні.

Аміди. Це солі, які одержують, діючи на лужні метали аміаком.

Гідразин. Це речовина, яку отримують у результаті окислення аміаку гіпохлоритом натрію у присутності желатину.

Аміни. Аміак взаємодіє з галогеноалканами в якості реакції приєднання, утворюючи солі.

Аміакати. З сріблом і солями міді аміак утворює комплексні солі.

Біологічна роль

Аміак – речовина, що утворюється в організмах живих істот при метаболізмі, що є в них продуктом азотистого обміну. У фізіології тварин для нього відведена важлива роль, однак він має високу токсичність для організмів і майже не міститься в них у чистому вигляді. Більша його частина переробляється печінкою в нешкідливу речовину – сечовину або як її ще називають карбамід.

Також він сприяє нейтралізації кислот, що надходять в організм з їжею, підтримуючи кислотно-лужний баланс крові.

Аміак – це важливе джерело азоту для рослин. Головним чином вони поглинають його з ґрунту, але це дуже трудомісткий і неефективний процес. Деякі рослини здатні накопичувати азот, який міститься в атмосфері, за допомогою спеціальних ферментів – нитрогеназов. Після чого вони переробляють азот в корисні їм сполуки, наприклад, білки і амінокислоти.

Агрегатні стани

Аміак може перебувати в різних агрегатних станах:

Він присутній у вигляді безбарвного газу з неприємним різким запахом в нормальних умовах.

Також він дуже добре може розчинятися у воді, тому її можна зберігати у вигляді водного розчину з певною концентрацією. Він зріджується і стає рідиною в результаті тиску і сильного охолодження.

Аміак має твердий стан, в якому він постає безбарвними кубічними кристалами.

Отруєння аміаком

Як вже вище згадувалося, аміак – це надзвичайно токсичну і отруйна речовина. Його відносять до четвертого класу небезпеки.

Отруєння цим газом супроводжується порушенням багатьох процесів організму:

• Спочатку уражається нервова система і знижується засвоєння кисню нервовими клітинами.
• При проникненні в глотку, потім трахею і бронхи аміак осідає на слизових покривах, розчиняється, утворюючи луг, яка починає згубно діяти на організм, викликаючи внутрішні опіки, руйнуючи тканини і клітини.
• Це речовина також надає руйнівний вплив на жирові компоненти, які в тому чи іншому вигляді входять до складу всіх органів людини.
• Потрапляють під вплив серцево-судинна й ендокринна система, порушується їх робота.

Після контакту з аміаком страждає майже весь організм людини, його внутрішні тканини й органи, погіршується процес життєдіяльності.

Найчастіше випадки отруєння цим газом відбуваються на хімічних виробництвах внаслідок його витоку, але також можна отруїтися їм і в домашніх умовах, наприклад, якщо ємність, в якій міститься нашатирний спирт, нещільно закриті, і його пари накопичуються в приміщенні.

Отруєння може статися, навіть коли при непритомному стані людині підносять до носа тампон, змочений у нашатыре. Якщо потерпілому дати понюхати його більше п’яти секунд, то високий ризик інтоксикації, так що з нашатирним спиртом завжди слід поводитися гранично обережно.

Симптоми отруєння

Нижче наведений ряд ознак отруєння аміаком:

Сильний кашель, утруднення дихання.

Печіння в очах, сльозотеча, больова реакція на яскраве світло.

Печіння в порожнині рота і носоглотці.

Запаморочення, головний біль.

Болі в животі, блювота.

Зниження слухового порога.

При більш серйозному отруєння можливі: втрата свідомості, судоми, зупинка дихання, гостра серцева недостатність. Сукупність порушень може привести потерпілого в коматозний стан.

Профілактика при отруєнні

Перша допомога в цьому випадку складається з декількох простих дій. Спочатку необхідно винести потерпілого на свіже повітря, промити йому обличчя й очі проточною водою. Навіть ті, хто був не дуже гарний у хімії, зі школи знають: луг нейтралізується кислотою, тому ротову порожнину і ніс потрібно обов’язково промити водою з додаванням лимонного соку або оцту.

Якщо отруєний втратив свідомість, треба покласти його на бік на випадок блювоти, а при зупинці пульсу і дихання зробити масаж серця і штучне дихання.

Наслідки отруєння

Після інтоксикації аміаком людини можуть чекати дуже серйозні незворотні наслідки. У першу чергу страждає центральна нервова система, що тягне за собою цілий ряд ускладнень:

• Мозок перестає повністю виконувати свої функції і починає давати збої, з-за цього знижується інтелект, з’являються психічні захворювання, амнезія, нервові тики.
• Знижується чутливість деяких частин тіла.
• Порушується робота вестибулярного апарату. Через це людина відчуває постійне запаморочення.
• Органи слуху починають втрачати свою працездатність, що призводить до глухоти.
• При ураженні очних покривів знижується зір і його гострота, в гіршому випадку потерпілого чекає сліпота.
• Настання летального результату. Це залежить від того, наскільки концентрація газу в повітрі була високою і скільки парів аміаку потрапило в організм.

Знати і виконувати належні заходи безпеки – значить захистити себе від ризику загрози власного життя чи гіршої долі інвалідності, втрати слуху або зору.