Woda amoniakalna

Woda amoniakalna (NH
3·H
2O) – zwyczajowa nazwa roztworu amoniaku w wodzie. Ma charakterystyczny ostry, amoniakalny zapach. W temperaturze 15 °C roztwór o stężeniu 12,74% ma gęstość 0,950 g/cm³, a o stężeniu 35,20% – 0,880 g/cm³. Ogrzewanie wody amoniakalnej powoduje wydzielanie się gazowego amoniaku.

Woda amoniakalna zawiera niewielką ilość jonów amonowych powstających na skutek reakcji amoniaku z wodą, zachodzącej zgodnie z równaniem:

NH
3 + H
2O ⇄ NH+
4 + OH−

i dzięki temu ma odczyn zasadowy. Stała równowagi (zasadowa) reakcji wynosi K_b = 1,8×10⁻⁵. Przykładowo w roztworze amoniaku o stężeniu 1M (1 mol/dm³) zaledwie 0,42% cząsteczek NH
3 daje jony amonowe (pH takiego roztworu wynosi 11,63).

Wodorotlenek amonu

Z istnienia szeregu różnych soli amonowych oraz zasadowego odczynu wody amoniakalnej wnoszono o istnieniu związku o nazwie wodorotlenek amonu i wzorze NH
4OH. W rzeczywistości związek taki nie został wykryty w żadnym układzie woda–amoniak. W 0,1 M roztworze amoniaku w wodzie ok. połowa cząsteczek NH
3 jest wolna, a połowa uwodniona, co wskazuje na słabość oddziaływania NH
3 i H
2O^[1]. Oddziaływanie takie ma czas życia rzędu 10⁻¹⁰ s^[2]. Z obliczeń teoretycznych wynika, że w układzie H−O−H⋯NH
3 długości wiązań O−H (wolnego i związanego z NH
3) różnią się jedynie o 2%, a odległość H⋯N (179 pm) jest znacznie większa niż pozostałych wiązań N−H w badanym układzie (102 pm)^[3].

Ponieważ jednak dla reakcji:

NH
3
(nasyc.) + H
2O
(ciecz) → [NH
3·H
2O]
(ciecz)

w 25 °C zmiana entalpii swobodnej jest ujemna (ΔG⁰ = −6,39 kJ/mol), zaproponowano, że może to oznaczać istnienie wodorotlenku amonu o budowie zbliżonej do H−O−H⋯NH
3, z niewielkim udziałem ładunku ujemnego na atomie tlenu i ładunku dodatniego na atomie azotu^[4]. Taka interpretacja wzbudziła jednak kontrowersje^[3][5], a w opinii większości chemików nie należy używać nazwy „wodorotlenek amonu” lecz „wodny roztwór amoniaku”^[6].

Produkcja

Wodny roztwór amoniaku wytwarza się przez rozpuszczenie czystego amoniaku w zdemineralizowanej wodzie^[7].

Zastosowanie

Techniczna woda amoniakalna stosowana jest w przemyśle gumowym, szklarskim, garbarskim^[8] (do produkcji żelatyny), przy produkcji barwników^[9] oraz półproduktów organicznych^[10]. Ponadto woda amoniakalna znajduje zastosowanie jako nawóz sztuczny^[11] oraz regulator pH. Niemniej jednak obecnie odgrywa ważną rolę w redukcji emisji tlenków azotu do atmosfery, wytwarzanych przy spalaniu w przedsiębiorstwach przemysłowych. Jest bowiem stosowana jako reduktor w procesach selektywnej redukcji katalitycznej oraz selektywnej redukcji niekatalitycznej.

Producenci

Polscy producenci wody amoniakalnej: Grupa Azoty Zakłady Azotowe "Puławy" S.A.^[11], Anwil S.A.^[9], Grupa Azoty Zakłady Chemiczne "Police" S.A.^[10]. Inni producenci wody amoniakalnej na świecie: Verma Gases PVT. Ltd. - 94 t/dziennie (łącznie z odwodnionym amoniakiem)^[12], Sanj-Raj Photochem Industries - 50 t/dziennie^[13], Bamco - 15 t/dziennie^[14], Unipetrol^[15], Tanner Industries Inc.^[16], Rustavi Azot^[17], Yara^[18].

Przypisy