Аміак. Азотне добриво для всіх типів ґрунту

Аміак є найпоширенішою сполукою азоту. Це безбарвний газ з різким, їдким запахом, що має високий рівень токсичності. У чистому вигляді використовується рідко. Найчастіше застосовується водний розчин - Аміак водний, що суттєво знижує агресивні властивості.
Аміачна вода - це розчин синтетичного або коксохімічного аміаку у воді. Має вигляд прозорої рідини, іноді жовтуватого відтінку. Має різкий запах.

Зберігають у закупореній тарі при температурі не вище 20 °C. Застосування у медицині: 10 % розчин амоніаку застосовують як засіб швидкої допомоги для збудження дихання і виведення хворого зі стану непритомності.

Отримання

Амоніак отримують взаємодією азоту з воднем при підвищених температурі й тиску в присутності каталізатора:
N2 + 3H2 → 2NH3
Отриманий амоніак розчиняють у воді.

Властивості

Прозора безбарвна рідина з дуже лужною реакцією середовища. Змішується з водою і 96 %-ним спиртом.

Ідентифікація:

1. Відносна густина має бути від 0,892 до 0,910.
2. Субстанція має сильнолужну реакцію.
3. При піднесенні до лікарського засобу скляної палички, змоченої розчином кислоти хлористоводневої, утворюється білий дим:
   NH3 + НCl → NH4Cl
4. Субстанція дає характерну реакцію на солі амонію. Іон амонію ідентифікують за утворенням жовтого осаду з розчином натрію кобальтинітриту: 2NH4+ + Na+ + [Co(NO2)6]3– → (NH4)2Na[Co(NO2)6]↓

Кількісне визначення

Зворотна ацидиметрія титрування, індикатор – метиловий червоний, s = 1:
NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O
Надлишок кислоти хлористоводневої відтитровують розчином натрію гідроксиду:
HCl + NaOH → NaCl + H2O

Застосування Водного аміаку ТМ "Клебріг"

    У сільському господарстві - рідке добриво з вмістом азоту 25%. З економічного погляду азот цього виду добрива найдешевший. Азот аміаку краще утримується ґрунтом, ніж амонійний азот твердих добрив. Аміачна вода – гарне добриво для картоплі, буряків, зернових та овочевих культур, багаторічних трав. За збільшенням урожайності аміачна вода не поступається твердим аміачно-нітратним добривам.
    У тваринництві – обробляють корми для худоби з метою їхньої аммонізації.

 Роль азоту у харчуванні рослин

Дихання рослин - один із основних біогенних елементів. Вміст азоту у деяких рослинних білках становить 14,7-19,5%, а сухій речовині рослин його вміст коливається від 0,4 до 5%. Найбільше міститься азоту в насінні зернових (1,5-3%) та зернобобових (2,5-5%) культур у перерахунку на суху речовину, тоді як у соломі зернових злаків його кількість не перевищує 0,4-0,6% . Потреба сільськогосподарських культур у азоті в порівнянні з іншими елементами харчування виявляється частіше і більше. Азот був і залишається лімітуючим елементом, яке поступове акумуляція — основний чинник розвитку родючості грунту.

 
Вплив аміачної води на різні типи ґрунту:

•     Найбільший позитивний ефект зафіксований при внесенні в добре оброблені ґрунти, а також у землю з великим вмістом гумусу. Висока результативність досягається завдяки тому, що в них поглинання аміаку інтенсивніше, ніж на легких та бідних ґрунтах. А це означає, що рослини засвоюють більшу кількість життєво необхідного азоту, що входить до складу аміачної води.
•     На сухому грунті і в грунтах з легким механічним складом ефективність аміачної води для рослин як добрива істотно менша, тому що ця речовина має високу леткість і просто вивітрюється із землі, якщо її не закласти на необхідну глибину.
•     При використанні на зв'язаних ґрунтах, що мають підвищену стійкість до розпаду частинок та ерозії (наприклад, суглинистих), рекомендовано вносити гідрат аміаку з настанням ранньої весни або восени. Оптимальна температура повітря становить 10°C.
•     При легкому гранулометричному складі ґрунту вносити добриво слід ранньою весною перед початком сільськогосподарських робіт.
• Додатковим позитивним ефектом впливу на ґрунт, який необхідно приготувати для посадки різних сільськогосподарських культур, є відлякування шкідливих комах, що мешкають у землі.
• Збільшити ефект від внесення цього добрива можна, якщо спільно з ним використовувати органічні підживлення. Але при цьому не слід застосовувати аміачну воду та інші речовини з вмістом аміаку на тій самій ділянці протягом декількох років, тому що це може призвести до зворотного результату. Справа в тому, що речовина здатна спровокувати мінералізацію органіки, і це неминуче призведе до зменшення рівня її вмісту в ґрунті.

 
Способи внесення аміачної води

• Аміачну воду вносять за допомогою спеціальних машин, що забезпечують негайне закладення добрива на глибину не менше 10-12 см на важких ґрунтах і 14-18 см на ґрунтах легкого складу.  Така глибина захищає аміак від випаровування. Деякі втрати можливі на сильнокарбонатних ґрунтах із лужною реакцією.
• Поверхневе внесення аміачної води, як і її дрібне закладення в сухий верхній шар грунту, неприпустимі.
• Аміачна вода вноситься з поливною водою при поверхневому зрошенні. Однак у цьому випадку ґрунт ділянки забезпечується аміаком нерівномірно. Недоліком даного способу є можливість випаровування великої кількості аміаку в повітря при спекотній, сонячній погоді.

Норми внесення

Аміачна вода рекомендується до застосування на всіх типах ґрунтів. Висока ефективність добрива спостерігається на важких високогумусованих і добре оброблених ґрунтах, де аміак поглинається краще, ніж на легких ґрунтах, бідних на гумус. З грунтів легкого механічного складу та сухих грунтів, аміак випаровується швидше.

•     Під висівані вузькими рядами культури та зернові добрива вносять агрегатами з невеликою відстанню між сошниками (від 20 до 25 см) у кількості 40-60 кг діючої речовини на 1 гектар посівів.
•     Під овочеві культури рекомендується вносити з розрахунку 50-70 кг на 1 гектар у міжряддя.
•     Дозування діючої речовини для підживлення технічних культур складає 60-90 кг на 1 га.

Фізичні властивості аміаку

Значно легший за повітря: маса 1 л його дорівнює 0,77 г. При тиску 8610 кПа і температурі 20 °С він зріджується у безбарвну рухливу рідину, температура кипіння якої — 33,4 °С. Легкість перетворення NН3 (газ)→NН3 (рідина) пояснюється асоціацією молекул аміаку внаслідок утворення водневих зв'язків.

Добування

На початку XX ст. було запропоновано два методи добування аміаку. За ціанамідним методом (1904 р.) спочатку одержують карбід кальцію СаС2, який при 800 °С сполучається з азотом, утворюючи ціанамід кальцію:
CaC2 + N2 = CaCN2 + C
CaCN2 під дією водяної пари під тиском у кілька атмосфер розкладається з утворенням аміаку і карбонату кальцію за рівнянням:
CaCN2 + 3Н2O = 2NH3 + СаСO3.
Більш продуктивним є метод прямого синтезу аміаку (1913 р.):
N2 + H2 = NH3.
Основною умовою прискорення прямої реакції є збільшення тиску у цій системі. Справді, якщо розглядати наведене вище рівняння, то, згідно з принципом Ле-Шательє, нагрівання газової суміші прискорює швидкість зворотної реакції, оскільки утворення аміаку є екзотермічним процесом. Підвищення тиску збільшує швидкість прямої реакції. Крім того, виявилося, що синтез аміаку з азоту і водню є каталітичною реакцією: наявність каталізатора — губчастого металічного заліза з домішками оксидів калію і алюмінію як промоторів — підвищує швидкість прямої реакції, що дає змогу знизити температуру реагуючої суміші і, отже, збільшити вихід аміаку. Промотори — це речовини, які, не будучи каталізаторами, підвищують активність каталізатора.

У лабораторії невеликі кількості аміаку добувають, діючи основами на солі амонію:
2NН4СІ + Са(ОН)2 = 2NН3 + СаСl2 + 2Н2О,
або термічним розкладанням солей амонію нелетких кислот-неокисників за рівнянням:
(NH4)2НРO4 = 2NН3+Н3РO4.

Хімічні властивості

Оскільки азот в NН3 має ступінь окислення -3, то аміак може виступати лише як відновник і здатний окислюватись киснем, пероксоводнем, перманганатом калію, хлором, бромом та іншими сильними окислювачами, наприклад:
2КМnО4 + 2NН3 = N2 + 2МnО2 + 2КОН + 2Н2О.

Окислення азоту N-3 відбувається під час розкладання солей амонію кислот-окисників:
(NН4)2Сr2O7 = N2 + Сr2O3 + 4Н2O.

При наявності платинового або платино-родієвого каталізатора і при температурі 750—900 °С аміак окиснюється киснем повітря до оксиду азоту (ІІ):
4NН3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О.
Ця реакція лежить в основі промислового методу добування азотної кислоти. Без каталізатора аміак окислюється до вільного азоту.

Аміак добре розчиняється у воді: при 20 °С 1 об'єм води розчиняє близько 750 об'ємів аміаку. Висока розчинність аміаку у воді пояснюється утворенням водневого зв'язку між молекулами NН3 і Н2О, який за силою наближається до донорно-акцепторного. Оскільки молекула аміаку кращий акцептор протона, ніж вода, то у розчині спостерігається рівновага:
NН3 + Н2ONН3 ∙НОН « NН4+ + ОH-.
Цим пояснюється те, що водні розчини аміаку мають слабколужну реакцію. Константа дисоціації гідрату аміаку NН3∙Н2О при 25 °С дорівнює 1,76 ∙10-5.

Висока донорна здатність атома азоту аміаку зумовлює легкість взаємодії аміаку з кислотами з утворенням солей амонію:
2NН3+ Н2SО4 = (NH4)2SО4;
2NН3 + Н3РO4 = (NН4)2НРO4.
Термічна стійкість солей амонію залежить від сили кислоти: із збільшенням сили кислоти зростає термічна стійкість солей.

За розчинністю та іншими властивостями солі амонію подібні до відповідних солей лужних металів, зокрема калію, внаслідок близькості розмірів їхніх іонних радіусів. Наприклад, хлорати калію і амонію погано розчиняються у воді і органічних розчинниках, їх сульфати утворюють галуни з сульфатами тривалентних металів такого складу: NН4Аl(SО4)2∙12Н2О і КАl(SО4)2∙12Н2О, NН4Fе (SО4)2∙12Н2О і КFе(SО4)2∙12Н2О тощо.

Найважливішими солями амонію є хлорид амонію NН4Сl («нашатир»), нітрат амонію NН4NО3, карбонат амонію (NН4)2СО3 та сульфат амонію (NН4)2SО4. Хлорид амонію використовують при паянні металів, як електроліт у сухих батареях, у виробництві соди, медицині тощо. Карбонат амонію застосовується у практиці хімічних лабораторій, хлібопекарській промисловості, а сульфат і нітрат амонію в основному як мінеральні добрива.

Як донор неподіленої пари електронів аміак утворює комплексні сполуки, які називаються комплексними аміакатами, наприклад:
АgСl+2NH3 = [Аg(NH3)2]Сl;
NiСl2 + 6NН3=[Ni(NH3)6]Сl2.

Атоми водню аміаку здатні заміщуватись на метали і на активні неметали (наприклад, галогени). При повному заміщенні атомів водню металом утворюються нітриди металів. Нітриди активних металів енергійно реагують з водою і кислотами, утворюючи відповідно аміак або сіль амонію:
Li3N + 3Н2О = NН3+ 3LiОН;
Мg3N2 + 8НСl = 2NН4Сl + 3МgСl2.

Неповне заміщення атомів водню аміаку приводить до утворення амідів (NаNН2— амід натрію) або імідів (Nа2NН — імід натрію) металів. Амід натрію використовується при добуванні синтетичних індиго і вітаміну А.

З галогенами аміак утворює продукти часткового або повного заміщення водню на галоген, наприклад, хлорамін NН2Сl і тригалогеніди азоту NХ3(Х = F, СІ, Вг, І). Хлорамін використовують у медицині для дезінфекції.

Питання-відповідь

Питання: Приготування розчину аміаку з масовою часткою аміаку 10%.

Відповідь: Для приготування розчину використовують аміаку розчин із масовою часткою 25 % та густиною 0,907 кг/см3.

У мірну колбу місткістю 1 л вміщують 425 мл аміаку та додають воду до позначки. Масова частка аміаку в отриманому розчині становить приблизно 10 %; густина становить 0,960 г/см3. Розчин аміаку зберігають у посуді, виготовленому з поліетилену чи поліпропілену.