Як отримати аміак з азоту

У природі азот знаходиться у вільному стані, а також у складі деяких з`єднань. У промисловості його отримують з рідкого повітря. Азот є одним з найпоширеніших газів, він не має кольору і запаху. За хімічними властивостями азот вважається окислювачем, тому з`єднується з деякими металами. Правда, при кімнатній температурі він реагує лише з літієм, а з іншими металами азот здатний вступати в реакцію лише при нагріванні. Найчастіше в природі зустрічається азот N2. Він здатний утворювати різні сполуки і легко вступає в реакції. Переважна більшість з`єднань азоту застосовується для виготовлення добрив та інсектицидів.

продуктом реакції азоту з воднем є таке з`єднання, як аміак. аміак являє собою безбарвний газ, молекула якого складається з одного атома азоту і трьох атомів водню. Він має різкий запах. Дана речовина володіє унікальними властивостями, і внаслідок цього знаходить широке застосування в промисловості і сільському господарстві. З`єднуючись з водою, аміак утворює розчин, іменований аміачною водою. У побуті розчин аміаку частіше називається нашатирним спиртом. Отримують його з допомогою наступної реакції: NH3 + H2O = NH4OHNH4OH - це і є нашатирний спирт, який також називають гідроксидом амонію. Оскільки аміак має відновлювальні здібностями, аміачний розчин має слаболужну реакцію.

У промисловості аміак отримують шляхом його синтезу з азоту і водню. Так як реакція оборотна і є екзотермічної, то вона записується в такий спосіб: N2 + 3H2 = 2NH3 +? H, де? H = -92,4 кДжПротекает ця реакція в присутності пористого заліза з оксидом алюмінію або кальцію. Проводять її при температурі від 500 до 600 ° C. На якість отримання аміаку, крім температури, також впливає відсутність в сировині домішок. Тому перед початком реакції з азоту і водню видаляють воду, оксиди вуглецю, і, особливо, сірчисті з`єднання.

У лабораторних умовах аміак отримують шляхом нагрівання хлориду амонію і гашеного вапна: 2NH4Cl + Ca (OH) 2 = CaCl2 + 2NH3 + 2H2OВ ході реакції випадає в осад речовина білого кольору - сіль CaCl2, виділяється вода, а також виробляється аміак, який і потрібно отримати .Інший лабораторний спосіб отримання аміаку полягає в кип`ятінні аміачної води і осушення отриманого пара.

Метод низькотемпературної дистиляції заснований на різниці температур кипіння газів, складових повітря. Так температура кипіння азоту при атмосферному тиску - близько (-196) оС, аргону - (-186) оС, кисню - (-183) оС. Цей спосіб дозволяє отримати найбільш чисті компоненти, але здійснимо тільки в умовах великого підприємства. Процес протікає в спеціальних повітророздільних установках.

На першому етапі повітря стискають компресором і очищають від пилу, парів води, вуглекислого газу. Вуглекислий газ замерзає при відносно високій температурі. Його відділення відбувається в повітроохолоджувачах, де він разом із залишками водяної пари осідає на поверхнях апарату. Також вуглекислий газ іноді відокремлюють хімічною реакцією з гідроксидом калію або натрію.

Потім повітря зріджують, знижуючи температуру при підвищеному тиску. Зріджений повітря надходить в ректифікаційні колони, де розділяється на азот, з невеликими домішками неону і гелію, і суміш кисню з аргоном. Для високого ступеня очищення для кожного компонента на підприємствах передбачається ряд таких колон.

Метод адсорбції застосовує речовини - адсорбенти, вибірково поглинають певний компонент. Потім в процесі регенерації поглинене речовина вивільняється і виводиться в атмосферу. Процес здійснюється в установках, що складаються з двох колон-адсорберов. Цей спосіб дозволяє отримати продукти - кисень або азот - щодо високої чистоти при середніх капітальних витратах.

Мембранний метод - це поділ повітря за допомогою мембран - напівпроникних перегородок, вибірково пропускають молекули окремих компонентів. У сучасних газороздільних установках використовуються мембрани з пористого полімерного волокна. Цей метод хороший для поділу невеликих об`ємів повітря, але неекономічний для великого виробництва. Також недоліком є порівняно низька ступінь чистоти продукту.