Аммиак легче воздуха или тяжелее? Важные свойства газа

Аммиак - удивительный газ, который широко используется в промышленности и быту. Но многие не знают, легче он воздуха или тяжелее. Давайте разберемся!

Физические свойства аммиака

Аммиак (NH3) - бесцветный газ с резким удушающим запахом нашатырного спирта. Он имеет молекулярную массу 17,031 г/моль, температуру кипения -33,4°C и температуру плавления -77,7°C. Плотность газообразного аммиака при нормальных условиях составляет 0,77 кг/м3, что в 1,7 раза меньше плотности воздуха. Поэтому аммиак легче воздуха.

При комнатной температуре и давлении около 8,5 атмосферы аммиак сжижается. Сжиженный аммиак широко используется в холодильной технике в качестве холодильного агента, а также удобен для хранения и транспортировки.

Из-за своей легкости газообразный аммиак поднимается вверх, а на открытом пространстве скапливается в низинах и ямах. Это важно учитывать при авариях с утечкой аммиака.

Химические свойства и получение аммиака

Как слабое основание, аммиак взаимодействует с кислотами, образуя соли аммония:

• 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

• NH3 + HCl = NH4Cl

На этой реакции основано лабораторное получение аммиака действием щелочей на соли аммония:

NH4Cl + Ca(OH)2 = 2H2O + CaCl2 + NH3↑

В химической промышленности аммиак синтезируют из азота и водорода в присутствии оксидных катализаторов. Процесс протекает при 500°C под давлением 350 атм в специальных аппаратах:

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Q

Эта реакция экзотермична и протекает с уменьшением объема. Выход аммиака может достигать 30%. Некоторые другие химические свойства аммиака:

• Окисление аммиака гипохлоритом натрия в присутствии желатина позволяет получить гидразин:
• 2NH3 + NaOCl = N2H4 + NaCl + H2O
• При взаимодействии с металлами в жидком аммиаке образуются амиды, имиды и нитриды:
• 2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2↑

Аммиак легче воздуха или тяжелее? Конечно, легче! Уже говорилось выше, что плотность аммиака в 1,7 раза меньше плотности воздуха. Но давайте это еще раз подчеркнем для наглядности.

Растворимость аммиака

Аммиак обладает высокой растворимостью в воде. При 20°C в 1 литре воды может раствориться до 700 литров NH3. Образующийся водный раствор называют нашатырным спиртом.

Кроме воды, аммиак хорошо растворяется в спиртах, ацетоне, жирах и маслах. Это свойство используется в медицинских и гигиенических целях при изготовлении мазей, линиментов, духов и одеколонов.

Токсичность аммиака

Аммиак легче воздуха или тяжелее? Легче! Но это не значит, что он безопасен. Аммиак обладает токсичным действием на живые организмы.

Для человека аммиак вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. При высоких концентрациях возможен отек легких и поражение центральной нервной системы.

По степени воздействия на организм аммиак относится к веществам удушающего и нейротропного действия.

Аварийность с аммиаком

Из-за широкого применения в промышленности аварии и утечки аммиака случаются довольно часто. Опасность представляет высокая летучесть и легкость по сравнению с воздухом.

Причинами аварий чаще всего становятся: коррозия оборудования, нарушения технологического режима, ошибки персонала, внешние воздействия (удары, пожары).

Средства защиты от аммиака

Для защиты органов дыхания при утечках аммиака применяют противогазы с дополнительным патроном марки КД. Также эффективны ватно-марлевые повязки, смоченные водой или 5% раствором лимонной кислоты.

Аммиак легче воздуха или тяжелее? Легче. Но тяжелее, чем некоторые другие газы, например метан, этан, этилен. И конечно, тяжелее таких газов, как водород, кислород или гелий.

Транспортировка аммиака

Из-за высокой токсичности и летучести при транспортировке аммиака необходимо соблюдать особые меры предосторожности.

Аммиак перевозят в специальных железнодорожных цистернах или танк-контейнерах под давлением. Транспортное средство должно быть оборудовано КИП для контроля давления и герметичности.

Хранение аммиака

Для хранения аммиака используют стальные резервуары и сферические газгольдеры, расположенные на открытом воздухе. Основные требования - герметичность, коррозионная стойкость, защита от переполнения.

Также аммиак можно хранить в сжиженном состоянии в изотермических цистернах и танках при температуре не выше -33°C.

Производство аммиака в России

В России ежегодно производится около 15 млн тонн аммиака. Это составляет примерно 9% от общемирового объема.

Бóльшая часть российского аммиака (46%) выпускается предприятиями Приволжского федерального округа. Крупнейшим производителем является компания "Тольяттиазот".

Перспективы производства NH3

В будущем ожидается наращивание мощностей для производства аммиака в России и мире. Это связано с ростом спроса на азотные удобрения и другую химическую продукцию.

Также ведутся разработки альтернативных способов получения аммиака с использованием возобновляемых источников энергии.

Утилизация аммиака

Поскольку аммиак токсичен и опасен для окружающей среды, отработанные аммиачные растворы и газы подлежат обезвреживанию перед сбросом или утилизацией.

Для утилизации применяют такие методы, как термическое обезвреживание (сжигание), химическая нейтрализация, биологическая очистка сточных вод и газовых выбросов.

Ресурсосбережение

Для экономии сырья и энергоресурсов при производстве аммиака используют оборотные циклы - непрореагировавшие исходные газы возвращают на вход установки.

Также ведутся работы по совершенствованию катализаторов, повышению конверсии сырья и снижению энергопотребления.

Импортозамещение

В связи с санкциями и импортозамещением российские производители налаживают выпуск отечественного катализаторного оборудования для синтеза аммиака взамен импортного.

Это позволит снизить зависимость предприятий от зарубежных поставок запчастей и технологий.

Цены на аммиак

Из-за роста спроса на удобрения и скачков стоимости газа в 2022 году значительно выросли мировые цены на аммиак.

Если в начале года тонна аммиака стоила 300 долларов, то к осени цена поднялась до 1000 долларов за тонну.

Альтернативные способы получения

Помимо традиционного синтеза из азота и водорода, разрабатываются альтернативные способы получения аммиака, например из азота воздуха и воды или биомассы.

Эти методы более экологичны и могут стать перспективной заменой промышленного синтеза аммиака в будущем.