Аммиак

Аммиак (Ammonia, нитрид водорода) - химическое соединение азота и водорода с формулой NH₃.

Интерес к аммиаку в последнее время вырос не только из-за водорода.

Аммиак для транспортировки водорода

В структуре аммиака водород упакован плотно, 1:3.
Аммиак проще сжижать и транспортировать в трубопроводе:

• сжижается уже при -36°C;
• имеет высокую плотность как газ, 20 гр/л;
• высокая плотность как жидкость, 680 гр/л.

Аммиак эффективно использовать как механизм транспортировки водорода.

Аммиак - как судовое топливо

• аммиак занимает среднее положение по эффективности между фоссильным судовым топливом и аккумуляторными батареями или водородом:
• аммиак легче аккумуляторов,
• аммиак занимает меньший объем, чем чистый водород;
• аммиак хуже по характеристикам отдельных марок судового топлива.

Удобрения из аммиака

• пока около 70% аммиака используется для производства азотных удобрений, а - 30% - в химпром, фармацевтику, производство взрывчатых веществ;
• попытки производства зеленого аммиака существенно снизят углеродоемкость такого производства.

Характеристики аммиака

При нормальных условиях - бесцветный газ с резким характерным запахом.
Плотность аммиака почти в 2 раза меньше, чем у воздуха, ПДКр.з. 20 мг/м³ - IV класс опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007.
Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика - около 1200 объемов (при 0°C) или 700 объемов (при 20°C) в объеме воды.
В холодильной технике носит название R717, где R - Refrigerant (хладагент), 7 - тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса.

Аммиак относится к числу важнейших продуктов химической промышленности, ежегодное его мировое производство превышает 180 млн т.

Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды с атомом азота в вершине. 3 неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами 3^х атомов водорода (связи N − H), 4^я пара внешних электронов является неподеленной, она может образовать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония NH4+.
Несвязывающее 2х-электронное облако строго ориентировано в пространстве, поэтому молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

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 −33,35 °C,
• плавления, t_пл −77,70 °C; .
• меньшие:
• плотность,
• вязкость, в 7 раз меньше вязкости воды,
• проводимость, почти не проводит электрический ток,
• диэлектрическую проницаемость.

Это в некоторой степени объясняется тем, что:

• прочность водородных связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды;
• в молекуле аммиака имеется лишь 1 пара неподеленных электронов, в отличие от 2 пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвленную 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 счет образования водородных связей.
Жидкий аммиак - хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений.
Твердый аммиак - кубические кристаллы.

Промышленная технология производства аммиака - процесс Хабер-Бош:

• водород смешивают с азотом под высоким давлением и температурой в присутствии катализаторов;
• особые условия - необходимость поддержания стабильным параметров.

Зеленый аммиак:

- производится из зеленого водорода, который получен электролизом воды с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) без выделения углекислого газа (CO₂).