Buzz
1. Amoniac (NH3) là gì?
Amoniac là một hợp chất được tạo thành từ Nitơ (N) và Hydro (H) với công thức hóa học NH3. Đây là một hợp chất vô cơ bao gồm 3 nguyên tử Nitơ và 1 nguyên tử Hydro, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị yếu.
Phân tử NH3 có cấu trúc hình chóp với nguyên tử Nitơ ở đỉnh và 3 nguyên tử Hydro ở đáy hình tam giác. Các liên kết N-H đều là liên kết cộng hóa trị có phân cực, trong đó Nitơ mang điện tích âm và Hydro mang điện tích dương.
NH3 có mặt nhiều trong tự nhiên. Ví dụ, thận của chúng ta cũng tiết ra một lượng nhỏ khí NH3, khiến nước tiểu có mùi khai đặc trưng tương tự như khí amoniac. Khí NH3 được sản sinh bởi các sinh vật trong tự nhiên qua quá trình phân hủy xác động vật dưới tác động của vi sinh vật.
2. Tính chất vật lý của Amoniac
Amoniac là khí không màu và khi hóa lỏng, nó có hình thức giống như nước, không màu nhưng có mùi hôi đặc trưng. NH3 dễ dàng hóa lỏng nhờ vào độ phân cực lớn do cặp electron tự do và liên kết N-H bị phân cực. Nó nhẹ hơn không khí, với mật độ gấp 0,589 lần so với không khí.
Dung dịch Amoniac là một dung môi rất hiệu quả trong việc hòa tan các chất.
Ở áp suất tiêu chuẩn 1 atm, khối lượng của một phân tử NH3 là 0,769 kg/m3, với tỷ lệ giãn nở thể tích từ 850 đến 1000 lần.
Khối lượng riêng của khí NH3 là 681 kg/m3 tại nhiệt độ -33°C.
NH3 có khả năng hòa tan trong nước như sau: 47% ở 0°C (89,9 g/100ml); 31% ở 25°C; và 18% ở 50°C.
Dung dịch NH3 có tính bazơ, do đó có độ pH lớn hơn 12.
Điểm sôi của dung dịch NH3 là 33,34°C, điểm nóng chảy là -77,7°C, và nhiệt độ tự cháy của khí NH3 là 650°C.
3. Mùi của Amoniac là gì?
Amoniac có mùi khai mạnh mẽ và dễ nhận biết. Ví dụ, mùi đặc trưng của Amoniac có thể được tìm thấy trong nước tiểu của động vật. Đây là kết quả của quá trình phân giải đạm trong cơ thể, tạo ra Nitơ và khi kết hợp với các hợp chất hữu cơ khác, sẽ sinh ra khí NH3.
Tuy nhiên, cần cẩn thận vì hít phải khí NH3 với nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong. Khi NH3 tiếp xúc với niêm mạc mũi và phổi ở nồng độ cao, nó phản ứng với nước trong cơ thể để tạo ra một lượng lớn NH4OH, một bazơ mạnh có khả năng ăn mòn và phá hủy nội tạng. Do đó, Amoniac là một chất hóa học nguy hiểm cần được xử lý cẩn thận.
4. Tính chất hóa học của Amoniac
Dung dịch Amoniac là một bazơ yếu, do đó nó có các tính chất của một bazơ không bền.
- Khi hòa tan trong nước, Amoniac tạo ra cation amoni NH4+ và giải phóng anion OH-, theo phản ứng hóa học sau:
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
Amoniac có tính bazơ yếu; khi thử với chỉ thị màu, nó làm quỳ tím chuyển sang màu xanh và làm phenolphtalein từ không màu thành đỏ.
- Amoniac không bền ở nhiệt độ cao và có thể bị phân hủy theo phản ứng hóa học sau:
2NH3 → N2 + 3H2 N2 + 3H2 → 2NH3
- Amoniac có khả năng phản ứng với các ion kim loại chuyển tiếp để tạo thành ion phức, theo phương trình phản ứng:
2NH3 + Ag+ → [Ag(NH3)2]+
NH3 có khả năng tạo phức với nhiều hợp chất kim loại khó tan khác như Cu, Ag, Zn, Ni, Pb…
- NH3 có tính khử; nguyên tử Hydro trong amoniac có thể bị thay thế bởi các nguyên tử kim loại kiềm hoặc nhôm theo phản ứng sau:
2NH3 + 2Na → 2NaNH2 + H2 (khí) (ở 350 °C)
2NH3 + 2Al → 2AlN + 3H2 (khí) (ở 800-900 °C)
- Amoniac phản ứng với dung dịch muối, trong đó dung dịch amoniac có khả năng tạo kết tủa với nhiều hidroxit kim loại.
- NH3 phản ứng với axit để hình thành muối amoni theo phương trình phản ứng sau:
NH3 + H+ → NH4+
5. Các ứng dụng của Amoniac trong cuộc sống
NH3 rất phổ biến trong tự nhiên và được áp dụng rộng rãi trong cả đời sống hàng ngày và ngành công nghiệp sản xuất.
- NH3 được ứng dụng trong quá trình xử lý khí thải. Khí amoniac lỏng được sử dụng chủ yếu để xử lý khí thải từ các nhà máy luyện gang thép, xi măng, nhiệt điện và lọc hóa dầu. Các nhà máy này thường phát thải một lượng lớn khí NOx, SOx, và amoniac được dùng làm chất khử với sự trợ giúp của các chất xúc tác như Vanadi Oxit (V2O5) và Titan Oxit (TiO2) ở nhiệt độ 300 - 450°C. Quá trình này giúp NH3 phản ứng với NOx để tạo thành N2 và H2O, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
- NH3 trong ngành sản xuất phân bón: Khoảng 83% NH3 lỏng được dùng để sản xuất phân bón. Các hợp chất chứa N trong phân đạm rất quan trọng cho sự phát triển của cây trồng và đều có nguồn gốc từ NH3. NH3 và các muối của nó được dùng làm phân bón để bón cho đất, giúp tăng năng suất của các loại cây trồng như ngô và lúa mì. Do đó, việc sản xuất amoniac chiếm hơn 1% tổng năng lượng nhân tạo, là phần quan trọng trong ngân sách năng lượng toàn cầu.
- Dung dịch NH3 được sử dụng làm chất tẩy rửa cho nhiều bề mặt như thủy tinh, đồ sứ và thép không gỉ, và cũng để làm sạch lò nướng hoặc ngâm đồ vật nhằm loại bỏ bụi bẩn.
- NH3 lỏng được dùng để xử lý nguyên liệu bông, mang lại đặc tính kiềm bóng nhờ chất kiềm có trong amoniac.
- Dung dịch NH3 được dùng để tối màu gỗ bằng cách phản ứng với tannin tự nhiên trong gỗ, làm cho màu sắc của gỗ trở nên đẹp hơn.
- Trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, dung dịch amoniac được sử dụng để điều chỉnh độ pH. Amoniac lỏng cũng được áp dụng để khử khuẩn thịt bò trong các quy trình thương mại.
- Trong ngành khai thác mỏ, NH3 được dùng để chiết xuất các kim loại như đồng, niken và molypden từ quặng. Trong ngành dầu khí, NH3 được sử dụng để trung hòa axit trong dầu thô và bảo vệ thiết bị khỏi bị ăn mòn.
Cách điều chế Amoniac
1. Điều chế Amoniac trong phòng thí nghiệm:
Người ta có thể tạo ra khí NH3 bằng cách cho muối NH4Cl phản ứng với nước vôi trong Ca(OH)2 theo phương trình phản ứng:
2NH4Cl + Ca(OH)2 → NH3 (khí) + CaCl2 + H2 (khí)
2. Amoniac trong sản xuất công nghiệp
Chủ yếu, NH3 được sản xuất bằng phương pháp Haber-Bosch thông qua các phản ứng liên tiếp như sau:
CH4 + H2O < == > CO + 3H2 (sử dụng xúc tác Ni và nhiệt độ cao)
N2 + 3H2 < == > 2NH3 (ΔH = –92 kJ/mol)
Ngoài ra, để sản xuất NH3 công nghiệp, người ta còn áp dụng các công nghệ nổi bật như: Haldor Topsoe, M.W. Kellogg, Krupp Uhde, ICI và Brown & Root. Trong số đó, công nghệ Haldor Topsoe là phương pháp chủ yếu được sử dụng tại các nhà máy phân đạm ở Việt Nam để chế tạo NH3.
Vì tính ăn mòn và nguy hiểm khi ở dạng đậm đặc, việc sản xuất và lưu trữ NH3 phải tuân thủ quy trình nghiêm ngặt. Trong công nghiệp, NH3 được cung cấp dưới dạng khí hóa lỏng hoặc dung dịch amoniac NH4OH, và được vận chuyển bằng xe bồn hoặc ống trụ.
6. Những nguy cơ của Amoniac đối với sức khỏe con người
Khi hít phải một lượng nhỏ NH3, những đặc tính của nó có thể gây ra cảm giác khó chịu. Thực tế, NH3 được phân loại là chất nguy hiểm và đặc biệt gây hại cho sức khỏe con người vì:
- Hít phải nhiều khí NH3 có thể dẫn đến bỏng đường hô hấp và rát họng.
- Khí NH3 có thể gây rối loạn hệ thần kinh, dẫn đến cảm giác khó chịu, cáu gắt, lẫn lộn, chóng mặt và bồn chồn.
- Khi tiếp xúc với hệ hô hấp, NH3 có thể gây ho, đau họng nặng, đau ngực, khó thở, khò khè và tim đập nhanh.
- NH3 tác động đến mắt và miệng bằng cách gây chảy nước mắt, thậm chí dẫn đến mù vĩnh viễn; nếu vô tình nuốt phải, có thể gây bỏng miệng, họng và dạ dày, dẫn đến nôn.
- Khi tiếp xúc trực tiếp với da, NH3 có thể gây bỏng nặng nếu gặp phải amoniac đậm đặc.
Cách xử lý
Nếu gặp phải tình trạng ngộ độc amoniac, bạn cần thực hiện ngay các bước sau để giảm thiểu nguy cơ tổn thương nghiêm trọng:
- Di chuyển ngay đến khu vực thoáng khí và tháo bỏ quần áo bị dính amoniac.
- Nếu vô tình nuốt phải amoniac, hãy súc miệng kỹ với nước ngay lập tức.
- Nên uống sữa ngay sau đó, vì axit lactose trong sữa có khả năng trung hòa bazơ và giúp làm dịu niêm mạc họng.
- Nếu amoniac dính vào da hoặc mắt, hãy rửa sạch ngay với nước sạch và đảm bảo thực hiện thật kỹ lưỡng.
- Ngay lập tức đưa nạn nhân đến cơ sở y tế gần nhất để nhận sự can thiệp kịp thời, nhằm phòng ngừa các biến chứng nghiêm trọng.
Đây là những thông tin cơ bản về Amoniac mà Mytour đã tổng hợp và gửi đến bạn. Cảm ơn quý độc giả đã theo dõi bài viết.
