Пользовательский поиск

Нашатырный спирт (аммиак)

Нашатырный спирт или аммиак – это соединение азота и водорода с формулой NH3. Это бесцветный газ с характерным резким запахом. Нашатырный спирт значительно способствует пищевым потребностям живущих на суше организмов, действуя в качестве предшественника еды и удобрений. Нашатырный спирт также прямо или косвенно является строительным блоком для синтеза многих фармацевтических продуктов и используется во многих чистящих средствах, имеющихся в продаже. Несмотря на широкое использование, нашатырный спирт едок и опасен. Мировое производство нашатырного спирта в 2012 г., как ожидается, составит 198 миллионов тонн, это 35% увеличение мирового производства 2006 г., составившего 146,5 миллионов тонн.

Продолжение ниже

Изопропиловый спирт - состав и применение

... в результате его метаболизма до ацетона, который далее усваивается организмом и превращается в ацетат и глюкозу. В печени изопропиловый спирт окисляется. Изопропиловый спирт (также изопропанол , пропан-2-ол , 2-пропанол , медицинский спирт или сокращенно IPA ) - общее название ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Нашатырный спирт, используемый в коммерческих целях, часто называют безводным аммиаком. Этот термин подчеркивает отсутствие воды в материале. Поскольку NH3 кипит при температуре −33,34 °C при давлении в 1 атмосферу, жидкость следует хранить под высоким давлением или при низкой температуре. «Бытовой нашатырный спирт» или «гидроксид аммония» - это водный раствор NH3. Концентрация таких растворов измеряется в единицах шкалы Боме (плотность), где 26 градусов Боме (около 30% по весу нашатырного спирта при 15,5°C) – это обычная высокая концентрация имеющегося в продаже продукта. Концентрация бытового нашатырного спирта варьируется от 5 до 10 весовых процентов нашатырного спирта.

Название по IUPAC

Азан

Другие названия

Нитрид водорода

Нитрид тригидрогена

Нитросил

Идентификаторы

Регистрационный номер CAS

7664-41-7

Номер в базе данных PubChem

222

Номер в базе данных ChemSpider

217

Идентификатор UNII

5138Q19F1X

Номер ЕС

231-635-3

UN-номер

1005

Номер в базе данных KEGG (Киотская энциклопедия генов и геномов)

D02916

Определение в MeSH (Каталог и тезаурус естественнонаучной тематики)

Аммиак

Номер в базе данных ChEBI

CHEBI:16134

Номер в базе данных ChEMBL

CHEMBL1160819

Номер в RTECS (Регистр токсических эффектов химических соединений)

BO0875000

Индекс в справочнике Бельштейна

3587154

Индекс в справочнике Гмелина

79

Индекс в базе данных трехмерных структур метаболитов 3DMet

B00004

Свойства

Молекулярная формула

NH3

Молярная масса

17,031 г/моль

Внешний вид

Бесцветный газ с сильным резким запахом

Плотность

0,86 кг/м3 (1.013 бар при точке кипения)

0,73 кг/м3 (1.013 бар при 15°C)

681,9 кг/м3 при −33,3 °C (жидкость)

817 кг/м3 при −80 °C (прозрачное твердое вещество)

Точка плавления

−77.73°C, 195 K

Точка кипения

−33,34°C, 240 K

Растворимость в воде

47% (0°C) 31% (25°C) 28% (50°C)

Кислотность (pKa)

32,5 (−33°C),[4] 10,5 (DMSO)

Основность (pKb)

4,75

Структура

Молекулярная форма

Треугольная пирамида

Дипольный момент

1,42 D

Термохимия

Стандартная энтальпия образования ΔfHo298

−46 кДж·моль−1

Стандартная молярная энтропия So298

193 Дж·моль−1·K−1

Угроза

MSDS (Сертификат безопасности материала)

Внешний MSDS

Индекс угрозы по GHS (Глобальная гармонизированная система классификации и маркировки химикатов)

H221, H280, H314,H331, H400

Индекс предупреждения по GHS

P210, P261, P273,P280, P305+351+338,P310

Индекс ЕС

007-001-00-5 (безводный)
007-001-01-2 (растворы)

Классификация ЕС

Токсичный (T)
Коррозийный (C)
Опасный для окружающей среды (N)

R- обороты

R10, R23, R34, R50

S-обороты

(S1/2), S9, S16, S26,S36/37/39, S45, S61

Точка воспламенения

Воспламеняющийся газ (см. текст)

Температура самовозгорания

651°C

Пределы взрываемости

15–28%

Допустимый предел воздействия США (PEL)

50 промилле (25 промилле ППК по ACGIH (Американская ассоциация промышленных гигиенистов); 35 промилле при кратковременном воздействии)

Связанные соединения

Другие катионы

Фосфин
Арсин
Стибин

Связанные гидриды азота

Гидразин
Азотисто-водородная кислота

Связанные соединения

Гидроксид аммония

Дополнительные данные

Структура и свойства

n, εr и т.д.

Термодинамические данные

Фазовое поведение
Твердое состояние, жидкость, газ

Спектральные данные

УФ, ИК, ЯМР, МС

Содержание статьи:

  1. Структура и основные химические свойства
    1. Существование в природе
  2. История нашатырного спирта
  3. Синтез и производство
  4. Биосинтез
  5. Свойства нашатырного спирта
    1. Основность
    2. Кислотность
    3. Самодиссоциация
    4. Горение
    5. Образование других соединений
    6. Нашатырный спирт в качестве лиганда
  6. Межзвездное формирование и разрушение
    1. Механизмы формирования
    2. Механизмы разрушения
  7. Применение нашатырного спирта
    1. Удобрения
    2. Предшественник азотистых соединений
    3. Чистящее средство
    4. Ферментация
    5. Противомикробное вещество для пищевой продукции
    6. Второстепенное и развивающееся использование
      1. Охлаждение – R717
      2. Для очищения выбросов примесных газов
      3. В качестве топлива
      4. Нашатырный спирт как стимулирующее средство
      5. Текстиль
      6. Подъемный газ
      7. Деревообработка
  8. Роль нашатырного спирта в биологических системах и заболеваниях человека
    1. Выделение нашатырного спирта
  9. Жидкий нашатырный спирт в качестве растворителя
    1. Растворяемость солей
    2. Растворы металлов
    3. Свойства восстановления-окисления жидкого нашатырного спирта
  10. Обнаружение и определение
    1. Аммиачный азот (NH3-N)
    2. Межзвездное пространство
      1. Обнаружения антенной
      2. Интерферометрические исследования
      3. Инфракрасное обнаружение
  11. Сфера применения астрономических наблюдений и исследований
    1. Наблюдения соседних темных облаков
    2. Области UC HII
    3. Внегалактическое обнаружение
  12. Меры предосторожности
    1. Токсичность
    2. Хранение
    3. Бытовое применение
    4. Использование растворов нашатырного спирта в лабораторных условиях
    5. Использование безводного нашатырного спирта (газа или жидкости) в лабораторных условиях

Структура и основные химические свойства

Молекула нашатырного спирта имеет треугольную пирамидальную форму с углом связи 107,8 °, как предсказано теорией отталкивания электронных пар валентных орбиталей (теория VSEPR). Центральный атом азота обладает пятью внешними электронами с дополнительным электроном от каждого атома водорода. Итого получается восемь электронов или четыре электронных пары с четырехгранным расположением. В качестве пар связи используются три электронных пары, а одна пара электронов остается изолированной. Одинокая пара электронов отталкивается сильнее пар связи, поэтому угол связи составляет не 109,5 °, как ожидалось для обычного четырехгранного расположения, а 107,8 °. Атом азота в молекуле имеет изолированную электронную пару, что делает нашатырный спирт основой, акцептором протонов.

Эта форма дает молекуле дипольный момент и делает ее полярной. Благодаря полярности молекулы и, особенно, ее способности формировать водородные связи, нашатырный спирт очень легко смешивается с водой. Нашатырный спирт является умеренной основой, водный раствор на 1,0 М имеет pH фактор, равный 11,6 и, если сильная кислота добавляется к такому раствору, пока раствор не станет нейтральным (pH-фактор = 7), 99,4 % молекул нашатырного спирта протонируются. Температура и соленость также влияют на пропорцию NH4+. Последний имеет форму обычного тетраэдра и является изоэлектронным с метаном. Как известно, он обладает наивысшей удельной теплоемкостью любого вещества.

Существование в природе

Нашатырный спирт обнаружен в ничтожном количестве в атмосфере, производимый от разложения (процесс распада) азотистых животных и растительных веществ. Нашатырный спирт и соли аммония также обнаружены в небольшом количестве в дождевой воде, тогда как хлористый аммоний (хлорид аммония) и сульфат аммония найдены в вулканических районах; кристаллы бикарбоната аммония были обнаружены в патагонском гуано. Почки выделяют NH3, чтобы нейтрализовать лишнюю кислоту. Соли аммония также обнаружены распределенными по всей плодородной почве и в морской воде. Вещества, содержащие нашатырный спирт или аналогичные ему, называются аммиачными. Аммиак найден на Плутоне, Юпитере и в небольшом количестве на Уране.

История нашатырного спирта

Римляне называли залежи нашатырного спирта, который они собирали возле Храма Амуна (от греческого Ἄμμων Аммон) в древней Ливии, «sal ammoniacus» (соль Амуна) из-за близости к соседнему храму. Соли нашатырного спирта были известны с очень ранних времен; таким образом, термин «Hammoniacus sal» появляется в письмах Плиния, хотя не известно, идентичен ли термин более современному определению «sal-ammoniac» (нашатырный спирт).

В форме хлорида аммония (nushadir) нашатырный спирт имел важное значение для мусульманских алхимиков уже в VIII столетии, впервые его упоминает арабский химик Джабир ибн Хайян и европейским алхимикам с XIII века, когда его упомянул Альберт Великий. Его также использовали средневековые красильщики в форме сброженной мочи для изменения цвета растительных красителей. В XV веке Василий Валентин доказал, что нашатырный спирт можно получить посредством действия щелочи на хлорид аммония. Позднее, когда хлорид аммония получали посредством дистилляции копыт и рогов волов и нейтрализации полученного карбоната с соляной кислотой, нашатырный спирт называли «духом оленьего рога».

Газообразный нашатырный спирт был впервые изолирован Джозефом Пристли в 1774 г., который дал ему название «щелочной воздух». Спустя одиннадцать лет в 1785 г. Клод Луи Бертоллет установил его состав.

Процесс Габера-Боша для производства нашатырного спирта из азота в воздухе был разработан Фритцем Габером и Карлом Бошем в 1909 г. и запатентован в 1910 г. Сначала он использовался в промышленных масштабах немцами во время Первой мировой войны вследствие блокады союзников, отрезавшей поставку нитратов из Чили. Нашатырный спирт применялся в производстве взрывчатых веществ для поддержки военной экономики.

Перед тем как дешевый природный газ стал доступным, водород, как предшественник производства нашатырного спирта, был произведен через электролиз воды или использование хлорощелочного процесса. Гидроэлектростанция «Vemork» мощностью 60 МВТ в Норвегии, построенная в 1911 г., использовалась только для заводов, применяющих процесс Биркеланда-Эйде.

Синтез и производство

Из-за своего многостороннего использования нашатырный спирт является одним из неорганических химикатов с наиболее высокой степенью производства. Десятки химических заводов во всем мире производят нашатырный спирт. Потребляя более 1 % всей искусственной энергии, производство нашатырного спирта является существенным компонентом мирового энергетического бюджета. По данным отчетов исследования рынка, общее производство нашатырного спирта в 2012 г. составит 198 миллионов тонн и предсказывается его увеличение к 2019 г. почти на 35 миллионов тонн. Китайское производство нашатырного спирта составляет 28,4% от международного (в большей степени из угля, как части синтеза мочевины), за ним следуют Индия – 8,6%, Россия – 8,4%, США – 8,2%. Около 80 % или более произведенного нашатырного спирта используется в качестве удобрений для сельскохозяйственных культур.

Перед началом Первой мировой войны в большинстве случаев нашатырный спирт получали посредством сухой дистилляции из азотистых овощей и продуктов отходов животноводства, включая верблюжий навоз, когда его дистиллировали путем восстановления азотистой кислоты и нитритов с водородом; кроме того его производили дистилляцией угля, а также разложением солей аммония щелочными гидроокисями, такими как негашеная известь, соль, которая чаще всего в целом используется, как хлорид (хлорид аммония). Таким образом:

2 NH4Cl + 2 CaO → CaCl2 + Ca(OH)2 + 2 NH3

Современные заводы по производству нашатырного спирта зависят от промышленного производства водорода для реакции с атмосферным азотом, используя катализатор магнетита или через активированный катализатор Fe при высоком давлении (100 атм.) и температуре (450°C) для формирования безводного жидкого аммиака. Этот этап известен, как петля синтеза нашатырного спирта (также известна, как процесс Габера-Боша):

3 H2 + N2 → 2 NH3

Водород, необходимый для синтеза нашатырного спирта, также можно было производить, экономно используя другие источники вроде угольной или коксовой газификации, менее экономно из электролиза воды в кислород + водород и при помощи других альтернатив, которые теперь непрактичны для крупномасштабного производства. Когда-то большая часть европейского нашатырного спирта производилась на заводе «Hydro» в Веморке путем электролиза. Различные возобновляемые источники электроэнергии также потенциально приемлемы.

Биосинтез

В определенных организмах нашатырный спирт образуется из атмосферного азота ферментами, называемыми нитрогеназами. Весь процесс называют связыванием азота. Хотя маловероятно, что будут разработаны биомиметические методы, конкурентоспособные с процессом Хабера, были направлены интенсивные усилия на понимание механизма биологического связывания азота. Научный интерес к этой проблеме мотивируется необычной структурой активного места фермента, который состоит из ансамбля Fe7MoS9.

Нашатырный спирт – это также метаболический продукт деаминирования аминокислоты, катализируемого ферментами, такими как глутаматдегидрогеназа 1. Выделение нашатырного спирта распространено среди водных животных. У людей он быстро преобразуется в мочевину, которая намного менее токсична, обладая, особенно, меньшей основностью. Эта мочевина является главным компонентом сухого веса мочи. Большинство рептилий, птиц, насекомых и улиток выделяют мочевую кислоту исключительно в виде азотных отходов.

Свойства нашатырного спирта

Нашатырный спирт – это бесцветный газ с характерным резким запахом. Он легче воздуха, его плотность составляет 0,589 плотности воздуха. Он легко сжижается из-за сильной водородной связи между молекулами; жидкость кипит при −33,3°C и замерзает при −77,7°C до белых кристаллов. Кристаллическая симметрия является кубической, символ Пирсона cP16, пространственная группа P213 № 198, постоянная решетки – 0,5125 нм. Жидкий нашатырный спирт обладает сильной ионизирующей способностью, отражающей его высокое ε 22. Жидкий нашатырный спирт имеет очень высокое стандартное энтальпийное изменение испарения (23,35 кДж/моль, в сравнении с водой 40,65 кДж/моль, метаном 8,19 кДж/моль, фосфином 14,6 кДж/моль), поэтому его можно использовать в лабораториях в неизолированных сосудах без дополнительного охлаждения.

Нашатырный спирт смешивается с водой. Нашатырный спирт в водном растворе можно удалить кипячением. Водный раствор нашатырного спирта является основным. Максимальная концентрация нашатырного спирта в воде (насыщенный раствор) имеет плотность 0,880 г/см3 и часто известна, как «,880 нашатырного спирта». Нашатырный спирт не горит легко или выдерживает горение, за исключением ограниченных топливно-воздушных смесей 15-25% воздуха. При смешивании с кислородом он горит бледным желтовато-зеленым пламенем. При высокой температуре и в присутствии подходящего катализатора аммиак распадается на его составляющие элементы. Воспламенение происходит, когда хлор переходит в нашатырный спирт, образуя азот и хлористый водород; при избытке хлора также образуется очень взрывчатый трихлористый азот (NCl3).

Молекула нашатырного спирта легко переносит инверсию азота при комнатной температуре; подходящая аналогия – это зонтик, выворачивающийся наизнанку при сильном ветре. Энергетический барьер для этой инверсии составляет 24,7 кДж/моль, и частота резонанса составляет 23,79 ГГц, соответствуя сверхвысокочастотному излучению длины волны 1,260 см. Поглощение в этой частоте было первым наблюдаемым сверхвысокочастотным спектром.

Нашатырный спирт можно легко дезодорировать посредством реакции с бикарбонатом натрия или с уксусной кислотой. В обеих реакциях образуется хлористый аммоний без запаха.

Основность

Одним из самых характерных свойств нашатырного спирта является его валентность. Он объединяется с кислотами, чтобы сформировать соли; таким образом, с соляной кислотой он образует хлористый аммоний (нашатырь); с азотной кислотой – нитрат аммония и т.д. Однако совершенно сухой нашатырный спирт не будет объединяться с совершенно сухим хлористым водородом; чтобы вызвать реакцию, необходима влажность. В качестве демонстрационного опыта, открытые бутылки с концентрированным нашатырным спиртом и соляной кислотой производят облака хлористый аммоний, которые, кажется, появляются «из ничего», так как соль формируется, когда два рассеивающих облака молекул встречаются где-то между этими двумя бутылками.

NH3 + HCl → NH4Cl

Соли, образуемые действием нашатырного спирта на кислоты, известны, как соли аммония, все они содержат ион аммония (NH4+). Разжиженный водный нашатырный спирт можно наносить на кожу, чтобы уменьшить действие кислотных ядов животных, как от насекомых и медузы.

Основность нашатырного спирта также является основанием его токсичности и использования в качестве чистящего средства.

  • Создавая раствор с pH фактором намного выше, чем у нейтрального водного раствора, белки (ферменты) будут денатурировать, приводя к повреждению клетки, смерти клетки и в итоге к смерти организма.
  • Грязь часто состоит из жиров и масел, которые слабо растворяются в воде. Нашатырный спирт переносит их в водный раствор. Остающаяся вода, также содержащая лишний нашатырный спирт, испарится полностью, оставляя чистую поверхность.

Кислотность

Хотя нашатырный спирт хорошо известен, как слабая основа, он может также действовать, как чрезвычайно слабая кислота. Это протоносодержащее вещество и способно образовывать амиды (которые содержат ион NH2). Например, литий растворяется в жидком нашатырном спирте, образуя раствор амида лития:

2 Li + 2 NH3 → 2 LiNH2 + H2

Самодиссоциация

Как и вода, нашатырный спирт подвергается молекулярной автоионизации для образования кислого и основного сопряжения:

2 NH3 (l) ⇌ NH+
4 (aq) + NH−
2 (aq)

При стандартном давлении и температуре K=[NH+
4][NH−
2] = 10−30

Горение

Горение нашатырного спирта до азота и воды – это экзотермическая реакция:

4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O (g) (ΔHºr = –1267,20 кДж/моль)

Стандартное энтальпийное изменение горения, ΔHºc, выраженное на моль аммиака и с конденсацией образуемой воды, составляет −382,81 кДж/моль. Динитроген – термодинамический продукт горения: все окиси азота нестабильны относительно азота и кислорода, который является элементом позади каталитического конвертера. Однако окиси азота могут быть образованы, как кинетические продукты в присутствии соответствующих катализаторов, это реакция большой промышленной важности в производстве азотной кислоты:

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O

Последующая реакция ведет к воде и NO2

2 NO + O2 → 2 NO2

Горение нашатырного спирта в воздухе очень трудно в отсутствие катализатора (такого как платиновая сетка), поскольку температура пламени обычно ниже температуры воспламенения смеси нашатырного спирта и воздуха. Воспламеняющийся диапазон нашатырного спирта в воздухе составляет 16-25%.

Образование других соединений

В органической химии нашатырный спирт может действовать как нуклеофильный реагент в реакциях замещения. Амины могут быть образованы реакцией аммиака с алкилгалогенидами, хотя получающаяся группа -NH2 также нуклеофильна, часто образуются вторичные и третичные амины, как побочные продукты. Избыток нашатырного спирта помогает свести к минимуму многократное замещение и нейтрализует образованный галогенводород. Метиламин в промышленных масштабах изготавливается в реакции нашатырного спирта с хлорометаном, а реакция нашатырного спирта с 2-бромпропионовой кислотой использовалась, чтобы подготовить 70% выход рацемического аланина. Этаноламин готовится в реакции с раскрытием цикла с этиленоксидом: реакции иногда позволяют продолжиться для образования диэтаноламина и триэтаноламина.

Амиды можно подготовить реакцией нашатырного спирта с несколькими производными карбоксильных кислот. Хлориды ацетила самые реактивные, но нашатырный спирт должен присутствовать, по крайней мере, в двойном избытке, чтобы нейтрализовать образованный хлористый водород. Сложные эфиры и ангидриды также реагируют с нашатырным спиртом для образования амидов. Хлористый аммоний карбоксильных кислот можно дегидратировать до амидов, пока нет никаких термогрупп: требуется температура 150-200°C.

Водород в нашатырном спирте способен замещаться металлами, таким образом, магний горит в газе с образованием нитрида магния Mg3N2, а когда газ пропускается через нагретый натрий или калий, образуются натрийамид, NaNH2 и калийамид, KNH2. При необходимости в заменяющей номенклатуре рекомендации IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) предпочитают название «азан» аммиаку: следовательно, хлорамин назвали бы «хлоразаном» в заменяющей спецификации, а не «хлораммонием».

Пятивалентный нашатырный спирт известен, как λ5-амин, или более распространенно, гидрид аммония. Это кристаллическое твердое тело устойчиво только при высоком давлении и разлагается обратно на трехвалентный аммиак и газ водорода при нормальных условиях. Это вещество когда-то исследовали, как возможное твердое ракетное топливо в 1966 г.

Нашатырный спирт в качестве лиганда

Нашатырный спирт может действовать, как лиганд в комплексах переходных металлов. Это чистый σ - донор, в середине спектрохимического ряда и показывает промежуточное твердо-мягкое поведение. По историческим причинам нашатырный спирт называют аммином в номенклатуре комплексных соединений. Некоторые известные комплексы аммина включают дигидротетрааммиакатмеди (II) ([Cu(NH3)4(H2O)2]2+), темно-синий комплекс, образованный при добавлении нашатырного спирта к раствору солей меди (II). Он известен, как реактив Швейцера. Диамминсеребро (I) ([Ag(NH3)2]+) является активной разновидностью в реактиве Толленса. Образование этого комплекса может также помочь провести различия между различными остатками галоида серебра: хлорид серебра(AgCl) растворяется в разжиженном (2M) растворе нашатырного спирта, бромид серебра (AgBr) растворяется только в концентрированном растворе нашатырного спирта, тогда как йодид серебра (AgI) не растворяется в водном нашатырном спирте.

Амминовые комплексы хрома (III) были известны в конце XIX века и сформировали основание революционной теории Альфреда Вернера на структуре координационных соединений. Вернер отмечал, что можно образовать только два изомера (факмер-) комплекса [CrCl3(NH3)3] и сделал заключение, что лиганды должны быть расположены вокруг иона металла в вершинах октаэдра. Это предложение было с тех пор подтверждено рентгеновской кристаллографией.

Амминовый лиганд, связанный с ионом металла, является явно более кислотным, чем свободная молекула аммиака, хотя депротонирование в водном растворе все еще редко. Одним примером является реакция хлористой ртути, где полученное соединение азотнокислого амида ртути (II) в большой степени нерастворимо.

Hg2Cl2 + 2 NH3 → Hg + HgCl(NH2) + NH4+ + Cl

Межзвездное формирование и разрушение

Механизмы формирования

Межзвездная распространенность аммиака была измерена для разнообразных вариантов окружающей среды. Оцененное соотношение [NH3]/[H2] варьировалось от 10−7 в маленьких темных облаках до 10−5 в плотном ядре Молекулярного облачного комплекса Орион. Хотя было предложено в целом 18 полных вариантов образования, основной механизм формирования для межзвездного NH3 – это реакция:

NH4+ + e → NH3 + H·

Константа скорости этой реакции, k, зависит от температуры окружающей среды, с величиной 5,2×10−6 в 10 K. Константа скорости была вычислена из формулы k = a(T/300)B. Для основной реакции формирования, a = 1,05×10−6 и B = −0,47. Принимая распространенность NH4+ 3×10−7 и распространенность электрона 10−7 обычно для молекулярных облаков, формирование продолжится при скорости 1,6×10−9 см−3s−1 в молекулярном облаке общей плотностью 105 см−3.

У всех других предложенных реакций формирования имеется константа скорости 2-13 порядка меньшей магнитуды, что делает их вклад в распространенность относительно незначительного нашатырного спирта. Как пример незначительного вклада, вносимого другими реакциями формирования, реакция:

H2 + NH2 → NH3 + H

которая имеет константу скорости 2,2×10−15. Принимая плотность H2 за 105 и соотношение NH2/H2 за 10−7, эта реакция продолжается со скоростью 2,2×10−12, больше 3 порядков магнитуды, медленнее, чем основная реакция выше.

Некоторые из возможных реакций формирования:

H + NH4+ → NH3 + H2

PNH3+ + e → P + NH3

Механизмы разрушения

Существует 113 полных предложенных реакций, приводящих к разрушению NH3. Из них 39 были сведены в расширенные таблицы химии среди соединений C, N и O. Обзор межзвездного нашатырного спирта приводит следующие реакции в качестве основных механизмов распада:

(1) NH3 + H3+ → NH4+ + H2

(2) NH3 + HCO+ → NH4+ + CO

с константами скорости 4,39×10−9 и 2,2×10−9, соответственно. Приведенные выше уравнения (1,2) действуют при скорости 8,8×10−9 и 4,4×10−13, соответственно. В этих вычислениях приняты данные константы скорости и распространенность [NH3]/[H2] = 10−5, [H3+]/[H2] = 2×10−5, [HCO+]/[H2] = 2×10−9 и полная плотность n = 105, что типично для холодных, плотных, молекулярных облаков. Ясно, что между этими двумя основными реакциями, уравнение (1) является доминирующей реакцией распада со скоростью ~10 000 раз быстрее уравнения (2). Это происходит из-за относительно высокой распространенности H3+.

Применение нашатырного спирта

Удобрения

Приблизительно 83% (по данным 2004 г.) нашатырного спирта используются в качестве удобрений в виде его солей или растворов. При нанесении на почву это помогает обеспечить повышенные урожаи зерновых культур, таких как зерно и пшеница.

Предшественник азотистых соединений

Нашатырный спирт прямо или косвенно является предшественником большинства содержащих азот соединений. Фактически все синтетические соединения азота получены из нашатырного спирта. Важным производным продуктом является азотная кислота. Этот ключевой материал получают через процесс Оствальда посредством окисления нашатырного спирта воздухом над платиновым катализатором при 700-850°C, ~9 атм. Окись азота – это промежуточное звено в этом превращении:

NH3 + 2 O2 → HNO3 + H2O

Азотная кислота используется для производства удобрений, взрывчатых веществ и многих азотсодержащих органических соединений.

Чистящее средство

Бытовой нашатырный спирт – это раствор NH3 в воде (то есть гидроксид аммония), используемый в качестве чистящего средства общего назначения для многих видов поверхностей. Поскольку чистка нашатырным спиртом приводит к блеску с относительным отсутствием разводов, один из наиболее распространенных способов его использования – это чистка стекла, фарфора и нержавеющей стали. Его также часто используют для чистки печей и предметов для вымачивания, чтобы освободить их от въевшейся грязи. Концентрация бытового нашатырного спирта варьируется по весу от 5% до 10% нашатырного спирта.

Ферментация

Растворы нашатырного спирта с концентрацией от 16% до 25% используются в промышленной ферментации в качестве источника азота для микроорганизмов и для регулирования pH-фактора во время ферментации.

Противомикробное вещество для пищевой продукции

Уже в 1895 г. было известно, что нашатырный спирт является «сильным антисептиком… требуется 1,4 грамма на литр для сохранения крепкого бульона». Безводный нашатырный спирт показал свою эффективность в качестве противомикробного вещества для животного корма и в настоящее время он используется в промышленных масштабах для снижения или устранения микробного заражения говядины.

В октябре 2009 г. в газете «New York Times» сообщалось об американской компании «Beef Products Inc». Эта компания превращала жирные обрезки говядины, в которых содержалось в среднем от 50 до 70% жира, в 3,5 миллиона кг в неделю постной прекрасно текстурированной говядины («розовая слизь»), удаляя жир посредством применения тепла и центрифугирования, а затем дезинфицируя постный продукт нашатырным спиртом. Министерство сельского хозяйства США оценило процесс, как эффективный и безопасный на основе исследования (финансированного «Beef Products»), в котором было обнаружено, что такая обработка уменьшает неопределимые уровни бактерий E. Colito.

Дальнейшее расследование газеты «The New York Times», опубликованное в декабре 2009 г., выявило беспокойство в отношении безопасности процесса, а также жалобы потребителей на вкус и запах говядины, обработанной при оптимальных уровнях содержания нашатырного спирта. На следующей неделе в газете была опубликована редакционная статья под названием «Больше возможных опасностей рубленого мяса», повторно обсуждая проблемы, поставленные в новостной статье. Несколько дней спустя к редакционной статье был приложен отказ с заявлением, что в статье неправильно утверждалось о двух отзывах партий мяса из-за этого процесса и что «Мясо, произведенное «Beef Products Inc.», никак не было связано с какими-либо болезнями или вспышками».

Второстепенное и развивающееся использование

Охлаждение – R717

Из-за свойств испарения нашатырного спирта, он является эффективным охладителем. Он обычно использовался до популяризации хлорфторуглеродов (фреонов). Безводный нашатырный спирт широко используется в промышленном охлаждении и на хоккейных катках из-за его высокоэнергетической эффективности и низкой стоимости. Однако он страдает от своей токсичности, которая ограничивает его бытовое и мелкомасштабное применение. Наряду с его использованием в современном парокомпрессионном охлаждении его использовали в смеси с водородом и водой в абсорбционных холодильниках. Цикл «Kalina», приобретающий все большее значение и растущую важность для геотермальных электростанций, зависит от широкого интервала кипения водоаммиачного раствора.

Для очищения выбросов примесных газов

Нашатырный спирт используется, чтобы очистить SO2 от горения ископаемого топлива и получающийся продукт преобразуется в сульфат аммония для использования в качестве удобрения. Нашатырный спирт нейтрализует загрязнители оксиды азот (NOx), испускаемые дизельными двигателями. Эта технология, называемая ВКВ (выборочное каталитическое восстановление), полагается на катализатор на основе ванадия. Нашатырный спирт можно использовать для смягчения газообразных разливов фосгена.

В качестве топлива

Нашатырный спирт использовали во время Второй мировой войны для автобусов в Бельгии и в энергии двигателей и солнечной энергии до 1900 г. Жидкий нашатырный спирт также использовали, как топливо для ракетного двигателя «Reaction Motors XLR99», запускавшего сверхзвуковое исследовательское воздушное судно X-15. Хотя нашатырный спирт не такой мощный, как другие виды топлива, он не оставляет сажи в ракетном двигателе многократного использования, а его плотность приблизительно соответствует плотности окислителя, жидкого кислорода, который упростил дизайн самолета.

Нашатырный спирт был предложен в качестве практической альтернативы ископаемому топливу для двигателей внутреннего сгорания. Теплотворная способность нашатырного спирта – 22,5 МДж/кг, что составляет почти половину теплотворной способности дизеля. В обычном двигателе, в котором водяной пар не конденсирован, теплотворная способность нашатырного спирта будет почти на 21% меньше этого числа. Его можно использовать в существующих двигателях только с незначительными изменениями карбюраторов/инжекторов.

Для удовлетворения этих требований потребовались бы значительные капитальные вложения для увеличения существующих уровней производства. Хотя нашатырный спирт и является вторым наиболее распространенным производимым химикатом, масштаб его производства является малой частью мирового использования нефти. Его можно было бы производить из возобновляемых источников энергии, как угольную и ядерную энергию. Однако он значительно менее эффективен, чем батареи. На станции Рьюкан 60 МВТ в Телемарке, Норвегия, производили нашатырный спирт через электролиз воды в течение многих лет с 1913 г., производя удобрение для большей части Европы. При производстве из угля CO2 можно легко изолировать (продукты сгорания – азот и вода). В 1981 г. канадская компания преобразовала автомобиль «Chevrolet Impala» 1981 года для работы на нашатырном спирте в качестве топлива.

Предлагались и иногда использовались двигатели и моторы на нашатырном спирте, использующие его в качестве рабочей жидкости. Принцип подобен тому, что используется в паровом локомотиве, но с нашатырным спиртом в качестве рабочей жидкости, вместо пара или сжатого воздуха. Двигатели на нашатырном спирте экспериментально использовались в XIX веке Голдсворси Герни в Великобритании и в трамваях в Новом Орлеане в США.

Нашатырный спирт как стимулирующее средство

Нашатырный спирт нашел существенное применение в различных видах спорта, особенно, в соревнованиях по тяжелой атлетике и в Олимпийской тяжелой атлетике, как дыхательный стимулятор. Нашатырный спирт обычно используется в незаконном производстве метамфетамина через восстановление по Берчу. Метод изготовления метамфетамина Берча опасен, потому что щелочной металл и жидкий нашатырный спирт являются чрезвычайно реактивными, а температура жидкого нашатырного спирта делает его восприимчивым к кипению взрывчатого вещества, когда добавляются реагенты.

Текстиль

Жидкий нашатырный спирт используется для обработки хлопковых материалов, придавая свойства, похожие на мерсеризацию, используя щелочи. В частности он используется для предварительной промывки шерсти.

Подъемный газ

При стандартной температуре и давлении, нашатырный спирт менее плотен, чем атмосфера, он обладает приблизительно 60% грузоподъемности водорода или гелия. Нашатырный спирт иногда использовался для заполнения метеозондов, как поднимающий газ. Из-за его относительно высокой точки кипения (по сравнению с гелием и водородом), нашатырный спирт можно потенциально охлаждать и сжижать на борту летательного аппарата для уменьшения подъема и добавления балласта (и возвращения в газовое состояние для добавления подъем и уменьшения балласта).

Деревообработка

Нашатырный спирт использовали для затемнения радиально распиленного белого дуба для мебели в стилях «Искусства и ремесла» и «Миссия». Пары нашатырного спирта реагируют с естественными танинами в древесине и вызывают изменение ее цвета.

Роль нашатырного спирта в биологических системах и заболеваниях человека

Нашатырный спирт является важным источником азота для живых систем. Хотя атмосферный азот имеется в большом количестве (больше 75%), немногие живые существа способны использовать этот азот. Азот необходим для синтеза аминокислот, которые являются строительными блоками белка. Некоторые растения полагаются на нашатырный спирт и другие азотистые отходы, поступающие в почву с разлагающимся веществом. Другие, такие как азотфиксирующие бобовые, извлекают пользу из симбиозных отношений с микоризой, которые образуют нашатырный спирт из атмосферного азота.

Нашатырный спирт также играет роль в нормальной и в неправильной физиологии животных. Он биосинтезируется через нормальный метаболизм аминокислот и токсичен в высоких концентрациях. Печень преобразовывает нашатырный спирт в мочевину в ряде реакций, известных как цикл мочевины. Дисфункция печени, как при циррозе печени, может привести к повышенному содержанию нашатырного спирта в крови (гипераммониемия). Аналогичным образом, дефекты в ферментах, ответственных за цикл мочевины, таких как орнитин транскарбамилаза, приводят к гипераммониемии. Гипераммониемия способствует разрушению и коме при печеночной энцефалопатии, а также неврологической болезни, распространенной у людей с нарушением цикла мочевины и органической кислотной мочевины.

Нашатырный спирт важен для нормального баланса кислоты/основы у животных. После образования нашатырного спирта из глутамина α-кетоглутарат может ухудшиться для образования двух молекул бикарбоната, которые становятся доступными в качестве буферов для диетических кислот. Нашатырный спирт выделяется с мочой, приводя к потере кислоты. Нашатырный спирт может самостоятельно распространяться по почечным канальцам, объединяться с ионом водорода, тем самым позволяя дальнейшее выделение кислоты.

Выделение нашатырного спирта

Ионы нашатырного спирта – это токсические отходные продукты метаболизма у животных. У рыб и водных беспозвоночных он выделяется прямо в воду. У млекопитающих, акул и амфибий он преобразуется в цикле мочевины в мочевину, потому что она менее токсична и может эффективнее храниться. У птиц, рептилий и земных улиток метаболический нашатырный спирт преобразуется в мочевую кислоту, которая твердая и поэтому может выделяться с минимальной потерей воды.

Жидкий нашатырный спирт в качестве растворителя

Жидкий аммиак – это самый известный и наиболее широко изученный неводный ионизирующий растворитель. Его самое выдающееся свойство – это его способность растворять щелочные металлы для образования сильно окрашенных электропроводящих растворов, содержащих сольватированные электроны. Помимо этих замечательных растворов, большую часть химии в жидком нашатырном спирте можно классифицировать аналогией со связанными реакциями в водных растворах. Сравнение физических свойств NH3 и воды доказывает, что у NH3 ниже точка плавления, точка кипения, плотность, вязкость, диэлектрическая постоянная и электрическая проводимость. Это связано, по крайней мере, частично с более слабым Н, связывающимся в NH3 и потому что такая связь не может образовать поперечные связанные сети, так как каждая молекула NH3 имеет только одну изолированную пару электронов по сравнению с двумя для каждой молекулы H2O. Постоянная ионной самодиссоциации жидкого NH3 при −50°C составляет приблизительно 10−33 моль l2·l−2.

Растворяемость солей


Растворяемость (г соли на 100 г жидкого NH3)

Ацетат аммония

253,2

Нитрат аммония

389,6

Нитрат лития

243,7

Нитрат натрия

97,6

Нитрат калия

10,4

Фторид натрия

0,35

Хлорид натрия

157,0

Бромид натрия

138,0

Йодид натрия

161,9

Тиоцианат натрия

205,5

Жидкий нашатырный спирт – это ионизирующий растворитель, хотя меньше, чем вода, он растворяет диапазон ионных соединений, включая многие нитраты, нитриты, цианиды и тиоцианаты. Большинство солей аммония растворимы и действуют, как кислоты в жидких растворах нашатырного спирта. Растворимость галогеновых солей увеличивается от фторида до йодида. Насыщенный раствор нитрата аммония содержит 0,83 моль раствора на моль нашатырного спирта и имеет давление пара менее 1 бар даже при 25°C.

Растворы металлов

Жидкий нашатырный спирт растворяет щелочные металлы и другие электроположительные металлы, такие как магний, кальций, стронций, барий, европий и иттербий. При низкой концентрации (<0,06 моль/л) образуются темно-синие растворы: они содержат катионы металла и сольватированные электроны, свободные электроны, которые окружены клеткой молекул нашатырного спирта.

Эти растворы очень полезны, как сильные восстанавливающие вещества. При более высокой концентрации растворы являются металлическими по виду и по электропроводимости. При низкой температуре два вида раствора могут сосуществовать как несмешивающиеся фазы.

Свойства восстановления-окисления жидкого нашатырного спирта


E° (V, нашатырный спирт)

E° (V, вода)

Li+ + e ⇌ Li

−2,24

−3,04

K+ + e ⇌ K

−1,98

−2,93

Na+ + e ⇌ Na

−1,85

−2,71

Zn2+ + 2e ⇌ Zn

−0,53

−0,76

NH4+ + e ⇌ ½ H2 + NH3

0,00

Cu2+ + 2e ⇌ Cu

+0,43

+0,34

Ag+ + e ⇌ Ag

+0,83

+0,80

Диапазон термодинамической стабильности растворов жидкого нашатырного спирта очень узкий, поскольку потенциал для окисления до динитрогена, E° (N2 + 6NH4+ + 6e ⇌ 8NH3), составляет только +0,04 V. Практически и окисление до динитрогена и восстановление до динитрогена проходят медленно. Это особенно верно для восстанавливающих растворов: растворы упомянутых выше щелочных металлов стабильны в течение нескольких дней, медленно разлагаясь до амида металла и дигидрогена. Большинство исследований с участием жидкого нашатырного спирта проводятся в условиях восстановления; хотя окисление жидкого нашатырного спирта обычно медленное, все еще есть угроза взрыва, особенно если присутствуют ионы переходного металла, как возможные катализаторы.

Обнаружение и определение

Нашатырный спирт и соли нашатырного спирта можно легко обнаружить в ничтожном количестве, добавляя раствор Несслера. Он дает отчетливый желтый цвет в присутствии наименьшего количества следа нашатырного спирта или солей нашатырного спирта. Для обнаружения мелких утечек в промышленных системах охлаждения нашатырного спирта жгут серные палочки. Большее количество можно обнаружить, нагревая соли с едкой щелочью или с негашеной известью, когда сразу же станет очевидным характерный запах аммиака. Количество нашатырного спирта в солях нашатырного спирта можно оценить количественно дистилляцией солей гидроокисью натрия или калия, выделенный нашатырный спирт поглощается в известном объеме стандартной серной кислоты, а затем избыток кислоты определяется объемно. Или же нашатырный спирт может быть поглощен соляной кислотой и хлористым аммонием, таким образом, образуется осадок, такой как гексахлороплатинат аммония (NH4)2PtCl6.

Аммиачный азот (NH3-N)

Аммиачный азот (NH3-N) является мерой, обычно используемой для проверки количества ионов аммония, произведенных естественным путем из нашатырного спирта и возвратившихся до нашатырного спирта через органические процессы в воде или в отходной жидкости. Это мера используется, главным образом, для измерения величин в системах переработки отходов и очистки воды, а также оценки здорового состояния природных и искусственных водных ресурсов. Она измеряется в единицах мг/л (миллиграмм на литр).

Межзвездное пространство

Нашатырный спирт был впервые обнаружен в межзвездном пространстве в 1968 г. на основе сверхвысокочастотного излучения от направления галактического ядра. Это было первая многоатомная молекула, обнаруженная таким способом. Чувствительность молекулы к широкому диапазону возбуждений и легкость, с которой ее можно наблюдать в ряде областей, сделали нашатырный спирт одной из самых важных молекул для исследований молекулярных облаков. Относительную интенсивность линий нашатырного спирта можно использовать для измерения температуры среды излучения.

Были обнаружены следующие изотопические разновидности нашатырного спирта:

NH3, 15NH3, NH2D, NHD2, и ND3

Обнаружение трижды дейтерированного нашатырного спирта посчитали неожиданностью, поскольку дейтерий относительно скудный. Считается, что условия низкой температуры позволяют этой молекуле выживать и накапливаться. Молекула нашатырного спирта была также обнаружена в атмосферах газовых гигантских планет, включая Юпитер, наряду с другими газами, как метан, водород и гелий. Внутренняя часть Сатурна может включать замороженные кристаллы нашатырного спирта. Он обнаружен в естественных условиях на Деймосе и Фобосе, спутниках Марса.

С момента своего межзвездного открытия NH3 показал себя бесценным спектроскопическим инструментом в исследованиях межзвездной среды. С большим количеством переходов, чувствительных к широкому диапазону условий возбуждения, NH3 был широко обнаружен астрономами, о его обнаружении сообщалось в сотнях журнальных статей.

Обнаружения антенной

Радионаблюдения NH3 со 100 м радиотелескопа Эффельсберг выявляют, что линия нашатырного спирта разделена на два компонента – фоновый гребень и цельное ядро. Фон хорошо согласовывается с местоположениями, ранее обнаруженными СО. 25 м телескоп Чилболтон в Англии обнаружил радио-сигнатуры нашатырного спирта в областях H II, мазеры HNH2O, объекты H-H и другие объекты, связанные с формированием звезд. Сравнение ширины эмиссионной линии указывает на то, что турбулентные или систематические скорости не увеличиваются в центральных ядрах молекулярных облаков.

Сверхвысокочастотное излучение нашатырного спирта наблюдалось в нескольких галактических объектах, включая W3 (О), Орион A, W43, W51 и пять источников в центре галактики. Высокий процент обнаружения указывает на то, что это распространенная молекула в межзвездной среде и что области высокой плотности распространены в галактике.

Интерферометрические исследования

Наблюдения сверхбольшого массива NH3 в семи областях с высокоскоростными газовыми оттоками выявили конденсацию менее 0,1 пк в L1551, S140 и Цефее A. Три отдельных конденсации были обнаружены в Цефее A, одна из них с очень удлиненной формой. Они могут играть важную роль в образовании биполярного оттока в области.

Внегалактический нашатырный спирт был визуализирован, используя сверхбольшой массив, в IC 342. Температура горячего газа выше 70 K, что было выведено из соотношений линии аммиака и, как кажется, она тесно связана с внутренними частями бара ядра, увиденного в СО. NH3 измерялся сверхбольшим массивом в направлении образца четырех галактических ультракомпактных областей HII: G9,62+0,19, G10,47+0,03, G29,96-0,02 и G31,41+0,31. На основе диагностики температуры и плотности сделано заключение, что в целом такие глыбы, вероятно, являются местами массивного формирования звезд в ранней эволюционной фазе до развития ультракомпактной области HII.

Инфракрасное обнаружение

Поглощение на 2,97 микрометрах, соответствующее твердому нашатырному спирту, было зарегистрировано от межзвездных кристаллов в объекте Беклина – Нейгебауэра и, возможно, также в NGC2264-IR. Это обнаружение помогло объяснить физическую форму ранее плохо понятых и связанных линий поглощения льда.

Спектр диска Юпитера был получен с Воздушной обсерватории Койпера, охватывающей диапазон спектра от 100 до 300 см−1. Анализ спектра обеспечивает информацию о глобальных средних свойствах газа нашатырного спирта и ледяного тумана нашатырного спирта.

В целом были исследованы положения 149 темных облаков для доказательства «плотных ядер», используя (J, K) = (1,1) вращающуюся линию инверсии NH3. Вообще, ядра не имеют форму сферы, с форматным соотношением в пределах от 1,1 до 4,4. Также обнаружено, что ядра со звездами имеют более широкие линии, чем ядра без звезд.

Нашатырный спирт был обнаружен в Туманности Дракона и в одном или, возможно, двух молекулярных облаках, которые связаны с высокоширотными галактическими инфракрасными перистыми облаками. Это важные данные, потому что они могут отразить места рождения для звезд B-типа металличности популяции I в галактическом ореоле, которые могли быть перенесены в галактическом диске.

Сфера применения астрономических наблюдений и исследований

Исследование межзвездного нашатырного спирта было важно для ряда областей исследований прошлых десятилетий. Некоторые из них определены ниже и в основном вовлекают использование нашатырного спирта в качестве межзвездного термометра.

Наблюдения соседних темных облаков

Балансируя и стимулируя излучение с непосредственным излучением, можно выстроить связь между температурой возбуждения и плотностью. Более того, так как переходные уровни нашатырного спирта могут быть приближены 2-уровневой системой при низкой температуре, это вычисление довольно просто. Эту предпосылку можно применить к темным облакам, областям, которые, как полагают, обладают чрезвычайно низкой температурой и возможным местам формирования будущих звезд. Обнаружение нашатырного спирта в темных облаках показывает очень узкие линии – это показатель не только низких температур, но также и низкого уровня турбулентности внутри облака. Вычисления соотношения линии обеспечивают измерение температуры облака, которая независима от предыдущих наблюдений СО. Наблюдения нашатырного спирта были совместимы с измерениями СО температур вращения ~10 K. Вместе с этим можно определить плотность и вычислить для расположения в диапазоне между 104 и 105 см−3 в темных облаках. Картография NH3 дает типичные размеры облаков 0,1 пк и массы около 1 солнечной массы. Эти холодные плотные ядра являются местами образования будущих звезд.

Области UCHII

Сверхкомпактные области HII среди лучших млечных атомов образования массивных звезд. Плотный материал, окружающий области UCHII, вероятно, в основном молекулярный. Так как полное исследование образования массивных звезд обязательно вовлекает облако, из которого сформирована звезда, нашатырный спирт является бесценным инструментом в понимании этого окружающего молекулярного материала. Так как этот молекулярный материал может пространственно растворяться, можно ограничить источники нагрева/ионизации, температуру, массу и размеры областей. Перемещенные Допплером компоненты скорости учитывают разделение отдельных областей молекулярного газа, который может проследить оттоки и горячие ядра, происходящие из образующихся звезд.

Внегалактическое обнаружение

Нашатырный спирт был обнаружен во внешних галактиках и, измеряя одновременно несколько линий, можно непосредственно измерить температуру газа в этих галактиках. Соотношения линий подразумевают, что температура газа теплая (~50 K), происходя из плотных облаков размером десятки пк. Эта картина соответствует картине в пределах нашей галактики Млечный путь – горячие плотные молекулярные ядра формируются вокруг недавно образованных звезд, включенных в облака большего размера молекулярного материала в масштабе нескольких сотен пк (гигантские молекулярные облака; ГМО).

Меры предосторожности

Управление охраны труда США (OSHA) установило 15-минутный предел воздействия для газообразного нашатырного спирта 35 промилле по объему в воздухе окружающей среды и 8-часовой предел воздействия 25 промилле по объему. NIOSH (Национальный институт охраны труда США) недавно уменьшил уровень IDLH с 500 до 300 на основе недавних более консервативных толкований оригинального исследования 1943 г. IDLH (Немедленная опасность для жизни и здоровья) – это уровень, которому здоровый рабочий может подвергаться в течение 30 минут без необратимого воздействия на здоровье. У других организаций имеются разные уровни воздействия.

Максимально допустимая концентрация стандартов ВМФ США (Американское Бюро Судов 1962 г.): непрерывное воздействие (60 дней): 25 промилле/1 час: 400 промилле. Пары нашатырного спирта обладают резким раздражающим острым запахом, который действует, как предупреждение потенциально опасного воздействия. Средний порог запаха – 5 промилле, что значительно ниже любой угрозы или повреждения. Воздействие очень высокой концентрации газообразного нашатырного спирта может привести к повреждению легких и смерти. Хотя нашатырный спирт узаконен в Соединенных Штатах, как невоспламеняющийся газ, он все еще соответствует определению материала, ядовитого при вдыхании и требует разрешения при транспортировке в количестве более 13 248 л.

Токсичность

Токсичность растворов нашатырного спирта обычно не вызывает проблем для людей и других млекопитающих, поскольку существует определенный механизм, предотвращающий его накопление в кровотоке. Аммиак преобразуется в карбамоилфосфат ферментом карбамоилфосфат синтетаза, затем вступает в цикл мочевины, который будет включен в аминокислоты или выделен с мочой. Однако у рыб и амфибий нет этого механизма, поскольку они могут обычно удаляют нашатырный спирт из организма прямым выделением. Аммиак даже в разжиженной концентрации очень ядовит для водных животных и поэтому его классифицируют, как опасный для окружающей среды.

Хранение

Аналогично пропану, безводный нашатырный спирт кипит при температуре ниже комнатной. Для хранения жидкости подходит сосуд 3626 бар. Соединениям аммония никогда нельзя позволять вступать в контакт с основаниями (если это не намеренная и вмещающая реакция), поскольку может быть выпущено опасное количество газа нашатырного спирта.

Бытовое применение

Растворы нашатырного спирта (5-10% по весу) используются в качестве бытовых чистящих средств, в частности, для стекла. Эти растворы раздражают глаза и слизистые оболочки (дыхательные и пищеварительные пути) и в меньшей степени кожу. Следует предпринять меры предосторожности, чтобы никогда не смешивать химикат с какой-либо жидкостью, содержащей отбеливатель, так как результатом может стать образование ядовитого газа. Смешивание с содержащими хлор продуктами или сильными окислителями, такими как бытовой отбеливатель, может привести к образованию опасных соединений, таких как хлорамины.

Использование растворов нашатырного спирта в лабораторных условиях

Опасность растворов нашатырного спирта зависит от концентрации: «разжиженные» растворы нашатырного спирта обычно 5-10% по весу (<5,62 моль/л); «концентрированные» растворы обычно готовятся на >25% по весу. 25% (по весу) раствор имеет плотность 0,907 г/см3, а раствор с более низкой плотностью будет более концентрированным. Классификация Европейского союза растворов нашатырного спирта приведена в таблице.

Концентрация по весу

Молярность

Концентрация масса/объем

Классификация

R-обороты

5–10%

2,87—5,62 моль/л

48,9–95,7 г/л

Раздражающий (Xi)

R36/37/38

10–25%

5,62–13,29 моль/л

95,7–226,3 г/л

Коррозийный (C)

R34

>25%

>13,29 моль/л

>226,3 г/л

Коррозийный (C)
опасный для окружающей среды (N)

R34, R50

S-обороты: (S1/2), S16, S36/37/39, S45, S61.

Пары нашатырного спирта или концентрированных растворов нашатырного спирта сильно раздражают глаза и дыхательные пути, эти растворы следует перемещать только в газоуловителе. Насыщенные («0,880») растворы могут развить существенное давление внутри закрытой бутылки в теплую погоду, бутылку надо открывать осторожно; обычно это не проблема для 25% («0,900») раствора.

Растворы нашатырного спирта не следует смешивать с галогенами, поскольку образуются ядовитые и/или взрывчатые продукты. Длительный контакт растворов нашатырного спирта с серебром, ртутью или солями йодида может также привести к образованию взрывчатых продуктов: такие смеси часто образуются в качественном химическом анализе и должны быть слегка окислены, но не концентрированы (<6% вес/объем) перед утилизацией по завершении теста.

Использование безводного нашатырного спирта (газа или жидкости) в лабораторных условиях

Безводный нашатырный спирт классифицируется, как токсичный (T) и опасный для окружающей среды (N). Газ воспламеняется (температура самовоспламенения 651°C) и может образовывать взрывчатые смеси с воздухом (16-25%). Допустимый предел воздействия (PEL) в США составляет 50 промилле (35 мг/м3), в то время как концентрация IDLH (немедленная опасность для жизни и здоровья) оценивается в 300 промилле. Повторное воздействие нашатырного спирта снижает чувствительность к запаху газа: обычно запах обнаружим при концентрации менее 50 промилле, но люди со сниженной чувствительностью могут не обнаружить его даже при концентрации 100 промилле. Безводный нашатырный спирт разъедает содержащие медь и цинк сплавы, таким образом, медную арматуру не следует использовать для перемещения газа. Жидкий нашатырный спирт может также атаковать резину и определенные виды пластика.

Нашатырный спирт активно реагирует с галогенами. Трехйодистый азот, основное высоковзрывчатое вещество, образуется при контакте нашатырного спирта с йодом. Нашатырный спирт вызывает взрывчатую полимеризацию этиленоксида. Он также образует взрывчатые детонирующие соединения с соединениями золота, серебра, ртути, германия или теллура и со стибином. Сообщалось также о сильных реакциях с ацетальдегидом, растворами гипохлорита, феррицианида калия и пероксидами.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".