Amonyak Nedir?

Amonyak, NH3 formülüne sahip nitrojen ve hidrojen bileşiğidir. Kararlı bir ikili hidrit ve basit azot hidrit olan amonyak karakteristik keskin kokuya sahip renksiz bir gazdır. Özellikle suda yaşayan organizmalar azotlu atıklar üretir. Amonyak doğrudan veya dolaylı olarak birçok farmasötik ürün sentezinde kullanılan bir yapı taşıdır.  Birçok ticari temizlik ürününde de kullanılır. Havanın ve suyun aşağı doğru yer değiştirmesiyle toplanır. Hem karada hem de Güneş Sistemi’ndeki gezegenlerin dışında yaygın olarak bulunmasına rağmen amonyağın konsantre formu hem yakıcı hem de tehlikelidir. Pek çok ülkede son derece tehlikeli bir madde olarak sınıflandırılır ve bu maddeyi önemli miktarlarda üreten, depolayan veya kullanan tesislerin gerekli güvenlik önlemlerini almaları gerekir. Endüstriyel amonyak, amonyak likörü (genellikle suda %28 amonyak bulunur) olarak ve tank arabalarında (silindirlerde) taşınan basınçlı veya soğutulmuş susuz sıvı amonyak olarak satılır. NH3 bir atmosfer basınçda -33.34 °C’de (-28.012 °F) kaynar bu nedenle sıvı basınç altında veya düşük sıcaklıkta saklanmalıdır. Ev tipi amonyak veya amonyum hidroksit, NH3’ün sudaki çözeltisidir. Bu tür çözeltilerin konsantrasyonu genellikle 15.5 °C veya 59.9 °F’de ağırlıkça yaklaşık %30 amonyak ile 26 derecelik Baumé yoğunluğu birimleri cinsinden ölçülür.

Tarihçe

Antik Yunan tarihçisi Herodot, Libya’da “Ammonyalılar” adlı halkın yaşadığı bir bölgede tuz  bulunduğundan bahsetmiştir. Yunan coğrafyacı Strabo da bu bölgeden gelen tuzdan bahsetmiştir. Bununla birlikte antik yazarlardan Dioscorides, Apicius, Arrian, Synesius ve Amida’lı Aëtius, bu tuzun yemek pişirmek için kullanılabileceğini ve kaya tuzu olarak adlandırılan berrak kristaller oluşturan bir madde olarak tanımladılar. 

İdrarın bakteriler tarafından fermantasyonu amonyak çözeltisini oluşturur bu nedenle fermente idrar Klasik Antik Çağ’da kıyafetleri yıkamak ve demirden pası çıkarmak için kullanılmıştır. Sal amonyak biçimindeki amonyaktan ilk kez İranlı-Arap kimyager Jābir ibn Hayyān bahsetmiştir. 8. yüzyıldaki Müslüman simyacılar ve 13. Yüzyılın Avrupalı ​​kimyagerleri için amonyak oldukça önemliydi. Ayrıca Orta Çağ’da boyacılar tarafından bitkisel boyaların rengini değiştirmek için fermente idrar kullanılmıştır. 15. yüzyılda Basilius Valentinus, alkalilerin sal amonyak üzerindeki etkilerini göstermiştir.

Gaz halindeki amonyak ilk olarak 1756’da Joseph Black tarafından sal amonyak (Amonyum Klorür) ile kalsine magnezya (Magnezyum Oksit) reaksiyona sokularak izole edilmiştir. 1767’de Peter Woulfe, 1770’de Carl Wilhelm Scheele ve 1773’te Joseph Priestley tarafından tekrar izole edilmiş ve “alkali hava” olarak adlandırılmıştır. On bir yıl sonra 1785’te Claude Louis Berthollet amonyağın bileşimini tespit etti. Havadaki nitrojenden amonyak üretmeye yönelik yöntem Haber – Bosch yöntemiyle 1909’da Fritz Haber ve Carl Bosch tarafından geliştirildi ve 1910’da patentini aldılar. Amonyak, ilk olarak Almanya’da 1. Dünya Savaşı sırasında, kesilen müttefik ablukasının ardından endüstriyel ölçekte kullanıldı. Amonyak, savaşlar boyunca patlayıcı üretmek için kullanıldı. Doğal gazın bulunmasından önce amonyak üretiminin bir öncüsü olan hidrojen, suyun elektrolizi veya kloralkali işlemi kullanılarak üretiliyordu. 20. yüzyılda çelik endüstrisinin gelişimiyle amonyak taş kömürü üretiminin bir yan ürünü haline geldi.

Doğal Amonyak Oluşumu

Amonyak, azotlu hayvansal ve bitkisel maddelerden üretilen doğada eser miktarlarda bulunan bir kimyasaldır. Amonyak ve amonyum tuzları yağmur suyunda küçük miktarlarda bulunurken, volkanik bölgelerde amonyum klorür ve amonyum sülfat bulunur. Patagonia guano’da amonyum bikarbonat kristalleri bulunmuştur. Böbrekler fazla asidi nötralize etmek için amonyak salgılarlar. Amonyum tuzları verimli topraklarda ve deniz suyunda bulunur. Amonyak diğer yerlerin yanı sıra Mars, Jüpiter, Satürn, Uranüs, Neptün ve Plüton’daki Güneş Sistemi boyunca bulunur. Plüton gezegeninde amonyak jeolojik olarak önemli bir antifriz görevi görür çünkü amonyak konsantrasyonu yeterince yüksekse su ve amonyak karışımı 173 K’e ((100 ° C; −148 ° F) kadar düşük bir erime noktasına sahip olabilir. 

Özellikler

Amonyak karakteristik olarak keskin bir kokuya sahip renksiz bir gazdır. Havadan daha hafiftir, yoğunluğu havanın yoğunluğunun 0,589 katıdır. Moleküller arasındaki güçlü hidrojen bağı nedeniyle kolayca sıvılaştırılır. Sıvı amonyak -33,3 °C’de (-27,94 ° F) kaynar ve -77,7 °C’de (-107,86 ° F) beyaz kristaller halinde donar. Amonyak, sodyum bikarbonat veya asetik asit ile uygun şekilde reaksiyona girerek kokusu giderilebilir. Bu reaksiyonların her ikisi de kokusuz bir amonyum tuzu oluşturur.

Katı

Kristal simetrisi kübiktir, Pearson sembolü cP16, boşluk grubu P213 No. 198, kafes sabiti 0.5125 nm’dir.

Sıvı

Sıvı amonyağın iyonlaşma gücü yüksektir. Sıvı amonyak çok yüksek standart buharlaşma entalpisine sahiptir (23,35 kJ / mol). Bu nedenle laboratuvarlarda yalıtılmamış kaplarda ek soğutma olmadan kullanılabilir. Çözücü olarak sıvı amonyak kullanılabilir.

Çözücü özellikleri

Amonyak suda kolaylıkla çözünür. Sulu çözelti içinde kaynatılarak uzaklaştırılır. Sulu amonyak çözeltisi baziktir. Sudaki maksimum amonyak konsantrasyonu (doymuş bir çözelti) 0.880 g / cm3 yoğunluk değerine sahiptir.

Yanma

Amonyak oksijenle karıştırıldığında soluk sarı ve yeşil renk karışımı bir alevle yanar. Klor amonyakla tepkimeye girerek nitrojen ve hidrojen klorür oluşturduğunda tutuşma meydana gelir. Klor fazla miktarda ise oldukça patlayıcı nitrojen triklorür (NCl3) oluşur.

Ayrışma

Yüksek sıcaklıkta ve uygun bir katalizör varlığında amonyak, bileşen elementlerine ayrışır. Amonyağın ayrışması, 5.5 kcal / mol amonyak gerektiren hafif endotermik bir süreçtir. Bu tepkime sonucunda hidrojen ve nitrojen gazı oluşur. Reaksiyona girmemiş amonyak uzaklaştırılırsa, kalan asit yakıt hücreleri için hidrojen kaynağı olarak kullanılabilir. Rutenyum ve Platin katalizörlerinin daha Ni katalizörlerinin ise daha az etkili olduğu tepkimeler sonucunda anlaşılmıştır.

Yapısı

Amonyak molekülü 106.7 ° ‘lik bağ açısı ile üçgen piramit şekline sahiptir. Bu, toplam sekiz elektron veya dört yüzlü olarak düzenlenmiş dört elektron çifti oluşturur. Bu elektron çiftlerinden üçü, çiftli elektron bağlarını oluşturur. Yalnız çiftler bağ çiftlerinden daha kuvvetli iter. Bu nedenle bağ açısı, normal bir tetrahedral düzenlemeden beklendiği gibi 109,5 ° değil, 106,7 ° ‘dir. Bu şekli moleküle dipol momentlik verir ve onu kutupsal hale getirir. Molekülün polaritesi ve hidrojen bağları oluşturması, amonyağın suyla kolay karışabilmesini sağlar. Yalnız elektron çifti, amonyağı bir baz ve bir proton alıcısı yapar. Amonyak orta derecede baziktir. 1.0 M sulu çözeltinin pH’si 11.6’dır ve çözelti nötr olana kadar (pH = 7) çözeltiye güçlü bir asit eklenirse amonyak moleküllerinin % 99.4’ü protonlanır. Sıcaklık ve tuzluluk NH4 + oranını etkiler. İkinci yapı normal bir tetrahedron şekline sahiptir ve metan ile izoelektroniktir.

Amonyak molekülü, oda sıcaklığında kolayca nitrojen inversiyonuna uğrar. Bu inversiyonun enerjisi 24.7 kJ / mol ve rezonans frekansı 23.79 GHz olup, 1.260 cm dalga boyundaki mikrodalga radyasyonuna karşılık gelir. Bu frekanstaki absorpsiyon gözlemlenen ilk mikrodalga spektrumudur.

Amfoteriklik

Amonyağın en karakteristik özelliklerinden biri de bazik olmasıdır. Amonyak zayıf bir baz olarak kabul edilir. Tuzlar oluşturmak için asitlerle tepkimeye girer bunun sonucunda hidroklorik asit, amonyum klorür, nitrik asit, amonyum nitrat, vb. oluşturur. Kuru amonyak kuru hidrojen klorür ile reaksiyon vermez bunun meydana gelmesi için nem gereklidir.

NH3 + HCl → NH4Cl

Amonyağın asitler üzerindeki etkisiyle oluşan tuzlar, amonyum tuzları olarak bilinir ve tümü amonyum iyonu (NH4 +) içerir.

Amonyak, zayıf bir baz olarak bilinmesine rağmen son derece zayıf bir asit görevi de görebilir. Protik bir maddedir ve amidler oluşturabilir (NH2− iyonu içerir). Örnek olarak, lityum sıvı amonyak içinde çözülerek bir lityum amid çözeltisi oluşturur:

2Li + 2NH3 → 2LiNH2 + H2

Kaynak: 1 (Erişim: )