Amoniac là hợp chất hóa học gì? Nó có những tính chất vật lý, hóa học và ứng dụng như thế nào trong sản xuất và đời sống con người. Hãy cùng thuvienkhoahoc tìm hiểu những điều thú vị về chất hóa học này nha.

Amoniac là gì?

Amoniac có công thức phân tử là NH3, hợp chất được cấu tạo từ ba nguyên tử hidro liên kết hóa học với một nguyên tử nitơ trung tâm, có nguồn gốc từ các nguồn tự nhiên cũng như tổng hợp công nghiệp. 

NH3 là một loại khí không màu có mùi hăng mạnh, dễ tan trong nước và hóa lỏng. Ở trạng thái lỏng nó có thể được sử dụng làm chất làm lạnh.

Cấu trúc phân tử của NH3

Cấu trúc và thù hình của phân tử amoniac tạo thành từ các liên kết giữa lớp ngoài cùng hoặc hóa trị giữa các electron của nguyên tử nitơ và hydro. Liên kết giữa ba nguyên tử hydro và nguyên tử nitơ trung tâm là liên kết cộng hóa trị được đặc trưng bởi sự chia sẻ các electron hóa trị giữa các nguyên tử. 

Nh3 có cấu trúc là hình chóp tam giác hoặc kim tự tháp.

Tính chất vật lý của khí NH3

  • Trong điều kiện chuẩn khí NH3 là chất khí không màu, có mùi hăng và dễ hóa lỏng 
  • Khối lượng phân tử tương đối: 17.031 g/mol
  • Mật độ amoniac trong điều kiện tiêu chuẩn là 0,771g / L
  • Điểm nóng chảy: -77,7 oC
  • Điểm sôi: -33,5 oC
  • Độ hòa tan: dễ dàng hòa tan trong nước (1: 700)
  • Mật độ tương đối trong nước: 0,82 (-79 ℃)
  • Mật độ tương đối trong không khí: 0,5971

Tính chất hóa học của NH3

Nh3 có tính bazơ yếu

Vì có tính bazơ nên khí amoniac làm giấy quỳ tím chuyển sang màu xanh và có đầy đủ tính chất hóa học của một dung dịch kiềm nên nó có thể tác dụng với axit, kim loại, muối…

NH3 tác dụng với axit

NH3 tác dụng với axit nhưng sản phẩm thu được thường là muối amoni axit tương ứng và nước.

Ví dụ:

  • H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4
  • NH3 + HCl → NH4Cl
  • HNO3 + 3NH3 → 2NH4NO + H2O

NH3 tác dụng với oxit axit

Khí NH3 dễ dàng tác dụng với nhiều oxit axit hoạt động mạnh và yếu.

Ví dụ NH3 tác dụng với oxit axit:

  • NH3 + CuO  -> Cu + H2O + N2
  • 2NH3 + 2CrO3  →  3H2O  +  N2  + Cr2O3

NH3 tác dụng với muối

Khí amoniac tác dụng với muối để tạo thành bazơ mới và muối mới với chất xúc tác thường là nước.

Ví dụ nh3 + muối

  • NH3 + H2O + CuSO4 → (NH4)2SO4 + Cu(OH)2 ↓
  • 2NH3 + AlCl3  + 2 H2O  ->  Al(OH)3 + 2NH4Cl 

NH3 tác dụng với phi kim ( Phản ứng oxy hóa)

Vì phân tử nitơ là chất oxy hóa nên NH3 có tính khử mạnh khi tác dụng với nhóm halogen như clo và oxy.

Ví dụ: NH3 + phi kim

  • 2NH3 + 3Cl2  ->  N2 + 6HCl ( đk là nhiệt độ cao)
  • 8NH3 + 3Cl2   ->  N2 + 6NH4Cl
  • 4NH3 + 5O2 → 6H2O + 4NO ( điều kiện 800°C)
  • 4NH3 + 7O2 → 4NO2 + 6H2O 
  • 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O ( điều kiện 500°C)

Amoniac tác dụng với kim loại

Có thể tác dụng với nhóm kim loại kiềm và nhôm.

2NH3 + 2Na →  2NaNH2 + H2 (350 °C)

2K + 2NH3 → H2 + 2KNH2 (khí) 

2NH3 + 2Al → 2AlN + 3H2

Cách điều chế khí amoniac 

Có 2 cách chính để điều chế khí NH3 là điều chế trong phòng thí nghiệm và sản xuất công nghiệp với số lượng lớn.

Điều chế NH3 trong phòng thí nghiệm

Có 2 cách để điều chế NH3 trong phòng thí nghiệm gồm:

Cách 1: Sử dụng muối amoni tác dụng với dung dịch natri hiđroxit

  • PTPU: NH4Cl + NaOH -> NaCl + H2O + NH3.

Cách 2: Nhiệt phân muối amoni

  • PTPU: NH4Cl ->  HCl + NH3

Điều chế NH3 trong công nghiệp

Vì được sản xuất với số lượng lớn nên trong công nghiệp NH3 được điều chế bằng cách tổng hợp 2 khí N2 và H2.

  • PTPU: N2 + 3H2 – > 2NH3

Ứng dụng của khí NH3 

Nó được sử dụng nhiều trong ngành sản xuất phân bón, sản phẩm tẩy rửa và trong công nghiệp.

Sản xuất phân bón

Khoảng 90 phần trăm amoniac sản xuất được sử dụng trong phân bón, để giúp duy trì sản xuất lương thực cho hàng tỷ người trên thế giới.

Sản phẩm tẩy rửa, vệ sinh

Amoniac có thể được sử dụng để làm sạch nhiều bề như bồn tắm, bồn rửa và nhà vệ sinh đến mặt bàn và nhà bếp và gạch. Amoniac cũng có hiệu quả trong việc làm sạch vết bẩn từ mỡ động vật hoặc dầu thực vật, chẳng hạn như dầu mỡ nấu ăn và vết rượu vang. Bởi vì amoniac bay hơi nhanh, nó thường được sử dụng trong các dung dịch lau kính để giúp tránh vệt.

Sử dụng trong công nghiệp

Khi được sử dụng làm khí làm lạnh và trong các thiết bị điều hòa không khí, amoniac có thể hấp thụ một lượng nhiệt đáng kể từ môi trường xung quanh.

Amoniac có thể được sử dụng để làm sạch nguồn cung cấp nước và là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhựa, chất nổ, vải, thuốc trừ sâu và thuốc nhuộm.

Được sử dụng trong xử lý chất thải và nước thải, kho lạnh, cao su, bột giấy và các ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống như một chất ổn định, trung hòa và là nguồn nitơ. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất dược phẩm.