БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (АМ)

Лит.: Пименов М., Культура египетских лекарственных растений Ammi majus и Ammi visnaga, «Растениеводство», 1964, № 14.

П. Н. Кибальчич.

Амми зубная (верхняя часть цветущего растения).

Аммиак,NH 3, простейшее химическое соединение азота с водородом. Один из важнейших продуктов химической промышленности; синтез А. из азота воздуха и водорода — основной метод получения т. н. связанного азота . В природе А. образуется при разложении азотсодержащих органических веществ. Название «А.» — сокращенное от греч. hals ammoniakos или лат. sal ammoniacus; так назывался нашатырь ( аммония хлорид ), который получали в оазисе Аммониум (ныне Сива) в Ливийской пустыне.

Физические и химические свойства. А. — бесцветный газ с резким удушливым запахом и едким вкусом. Плотность газообразного А. при 0°С и 101,3 кн/м 2 (760 мм рт. ст. ) 0,7714 кг/м 3 , t кип—33,35°С, t пл—77,70°С, t кpит132,4°С, давление критическое 11,28 Мн/м 2 (115,0 кгс/см 2 ), плотность критическая 235 кг/м 3 , теплота испарения 23,37 кдж/моль (5,581 ккал/моль ). Сухая смесь А. с воздухом способна взрываться; границы взрывчатости при комнатной температуре лежат в пределах 15,5—28% А., с повышением температуры границы расширяются. А. хорошо растворим в воде (при 0°С объём воды поглощает около 1200 объёмов А., при 20 °С — около 700 объёмов А.). При 20°С и 0,87 Мн/м 2 (8,9 кгс/см 2 ) А. легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м 3 , сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий А. сильно ассоциирован, главным образом за счёт образования водородных связей . Жидкий А. практически не проводит электрический ток. Жидкий А. — хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твёрдый А. — бесцветные кубические кристаллы.

Молекула А. имеет форму правильной тригонометрической пирамиды с атомом N в вершине; углы между связями H—N—H 108°, межатомные расстояния H—N—H 1,015 , H—H 1,64 .

Интересным свойством молекул А. является их способность к структурной инверсии, т. е. к «выворачиванию наизнанку» путём прохождения атома азота сквозь образованную атомами водорода плоскость основания пирамиды. Инверсия связана с излучением строго определённой частоты, на основе чего была создана аппаратура для очень точного определения времени (молекулярные генераторы). Такие «молекулярные часы» позволили, в частности, установить, что продолжительность земных суток ежегодно возрастает на 0,43 мсек . Дипольный момент молекулы А. равен 1,43 D . Благодаря отсутствию неспаренных электронов А. диамагнитен.

А. — весьма реакционноспособное соединение. За счёт наличия неподелённой электронной пары у атома N особенно характерны и легко осуществимы для А. реакции присоединения. Наиболее важна реакция присоединения протона к молекуле А., ведущая к образованию иона аммония NH + 4, который в соединениях с анионами кислот ведёт себя подобно ионам щелочных металлов. Такие реакции происходят при растворении А. в воде с образованием слабого основания — аммония гидроокиси NH 4OH, а также при непосредственном взаимодействии А. с кислотами. Распространённый тип реакций присоединения — образование аммиакатов при действии газообразного или жидкого А. на соли. Для А. характерны также реакции замещения. Щелочные и щёлочноземельные металлы реагируют с жидким и газообразным А., образуя в зависимости от условий нитриды (Na 3N) или амиды (NaNH 2). А. реагирует также с серой, галогенами, углем, CO 2и др. К окислителям в обычных условиях А. довольно устойчив, однако, будучи подожжён, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и свободный азот. Каталитическим окислением А. получают окись азота, превращаемую затем в азотную кислоту .

Получение и применение. В лабораторных условиях А. может быть получен вытеснением его сильными щелочами из аммониевых солей по схеме: 2NH 4CI + Ca(OH) 2= 2NH 3+ CaCl 2+ 2H 2O. Старейший промышленный способ получения А. — выделение его из отходящих газов при коксовании угля. Основной современный способ промышленного получения А. — синтез из элементов — азота и водорода, предложенный в 1908 немецким химиком Ф. Габером.

Наиболее распространённым и экономичным методом получения технологического газа для синтеза А. является конверсия углеводородных газов. Исходным сырьём в этом процессе служит природный газ, а также попутные нефтяные газы, газы нефтепереработки, остаточные газы производства ацетилена. Сущность конверсионного метода получения азото-водородной смеси состоит в разложении при высокой температуре метана и его гомологов на водород и окись углерода с помощью окислителей — водяного пара и кислорода. К конвертированному газу при этом добавляют атмосферный воздух или воздух, обогащенный кислородом. Синтез А. из простых веществ

протекает с выделением тепла и уменьшением объёма. Наиболее благоприятными, с точки зрения равновесия, условиями образования А. являются возможно более низкая температура и возможно более высокое давление. Без катализаторов реакция синтеза А. вообще не происходит. В промышленности для синтеза А. используют исключительно железные катализаторы, получаемые восстановлением сплавленных окислов железа Fe 3O 4с активаторами (Al 2O 3, K 2O, CaO, SiO 2, а иногда и MgO). Важный этап процесса синтеза — очистка газовой смеси от каталитических ядов (к ним относятся вещества, содержащие S, O 2, Se, P, As, пары воды, CO и др.).

Способы производства синтетического А. различаются по применяемому давлению: системы низкого (10—15 Мн/м 2 ), среднего (25—30 Мн/м 2 ) и высокого (50—100 Мк/л 2 ) давления. Наиболее распространены системы среднего давления (30 Мн/м 2 и 500°С) (1 Мн/м 2 ( 10 кгс/см 2 ). Для увеличения степени использования газа в современных системах синтеза А. применяют многократную циркуляцию азото-водородной смеси — круговой аммиачный цикл (см. рис .).

Свежий газ (азото-водородная смесь) и непрореагировавшие, т. н. циркуляционные газы поступают сначала в фильтр 1 , где они очищаются от посторонних примесей, затем в межтрубное пространство конденсационной колонны 2 , отдавая своё тепло газу, движущемуся по трубкам колонны. Далее газы проходят через испаритель 3 , в котором происходят их дальнейшее охлаждение и конденсация А., увлечённого циркуляционными газами. Охлажденная смесь газов и сконденсировавшийся А. из испарителя направляются в разделительную часть (сепаратор) конденсационной колонны, где жидкий А. отделяется и как готовый продукт выводится по трубе в резервуар 9 . Газообразный А., выходящий из испарителя, проходя брызгоуловитель 4 , освобождается от капель жидкого А. и направляется в цех переработки или в холодильную установку на сжижение. Газы, освобожденные от А., из сепаратора поступают в колонну синтеза 5 . Колонна синтеза внутри имеет катализаторную коробку с трубчатой или полочной насадкой и теплообменник. Газы, проходя через колонну синтеза, реагируют между собой; выходящая из колонны газовая смесь содержит 15 — 20% А. Далее эти газы поступают в конденсатор 6 , где и происходит сжижение А. Жидкий А. отделяется в сепараторе 7 и поступает в резервуар 9 , а непрореагировавшие газы подаются циркуляционным насосом 8 в фильтр 1 для смешения со свежей азото-водородной смесью.