Строение молекулы аммиака

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

N₂+ 3H₂ 2NH₃ + 45,9 кДж.

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработавший данный метод).

Реакция обратима, одновременно с образованием аммиака происходит его разложение на азот и водород. Рассмотрим оптимальные условия протекания этой реакции. Образование аммиака происходит с выделением тепла и уменьшением объема (из четырех объемов исходных веществ образуются только два объема продукта). Если реакция протекает в замкнутом объеме, образование аммиака сопровождается уменьшением давления. Тогда, увеличивая давление, мы «заставляем» азот и водород образовывать аммиак.

Поскольку образование аммиака сопровождается выделением теплоты, реакцию следует вести при возможно низких температурах. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала. Применение катализатора (пористое железо с примесями Al₂O₃ и K₂O) позволяет ускорить реакцию. Интересно, что при поиске катализатора реакции синтеза аммиака перепробовали более 20 тысяч различных веществ.

Таким образом, получение аммиака проводят в следующих условиях. Процесс ведут при высоком давлении (25 – 30 МПа) и температуре не выше 500 ⁰С (при более низких температурах скорость реакции очень мала), для увеличения скорости реакции используют катализатор (железо, активированное оксидами алюминия и калия) Кроме того, в промышленных условиях используют принцип рециркуляции – аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в реактор. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счет повышения давления.

В нашей республике производство аммиака осуществляют на Гродненском производственном объединении «Азот».

Для получения аммиака в лаборатории используют действие щелочей на соли аммония:

NH₄Cl + NaOH = NH₃↑ + NaCl + H₂O