AMONIAC
Bạn có biết ?
Amoniac là hợp chất của Nitơ và Hydro, có công thức phân tử là NH 3. Là
trihydride nitrogen đơn giản nhất. Được tìm thấy với số lượng lớn trong tự nhiên.
Sinh ra từ quá trình phân hủy xác động vật và thực vật, trong nước mưa với số
lượng nhỏ, qua sự bài tiết của thận để trung hòa axit dư thừa. Ngoài ra còn có
trong đất màu mỡ và nước biển dưới dạng muối amoni.
Amoniac cũng được tìm thấy trong khắp Hệ Mặt Trời như Sao Hỏa, Sao
Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương, Sao Diêm Vương và trên các
hành tinh nhỏ hơn. Ở trên một hành tinh băng giá như Sao Diêm Vương, amoniac
hoạt động như một chất chống đông quan trọng về mặt địa chất, tạo một hỗn hợp
nước và amoniac có điểm nóng chảy thấp, nếu nồng độ amoniac đủ cao sẽ cho
phép các hành tinh đó giữ lại các đại dương bên trong và địa chất hoạt động ở
nhiệt độ thấp hơn nhiều. Các chất có chứa amoniac hoặc những chất tương tự như
nó được gọi là amoniacal.
Tổng sản lượng sản xuất amoniac công nghiệp toàn cầu của năm 2014 là
176 triệu tấn, tăng 13 % so với sản xuất công nghiệp toàn cầu năm 2006 là 152
triệu tấn. Amoniac công nghiệp được bán dưới dạng lỏng ngậm nước (nồng độ
28%) hoặc dưới dạng lỏng khan được điều áp hoặc làm lạnh và được vận chuyển
trong xe bồn hoặc xi lanh.

I. Cấu tạo phân tử
Do có 3 electron độc thân nên nguyên
tử Nitơ trong phân tử Amoniac tạo thành ba
liên kết cộng hóa trị với ba nguyên tử Hidro.
Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp, với
nguyên tử Nitơ ở đỉnh và ba nguyên tử
Hidro ở đáy tạo thành một tam giác, có góc
liên kết được xác định bằng thực nghiệm là
106,7o

II. Tính chất vật lý
Amoniac là một khí độc, không màu, có mùi khai, nhẹ hơn không khí, mật
độ gấp 0,589 lần so với không khí, tan nhiều trong nước (ở điều kiện thường 1 lít
nước hòa tan được 800 lít amoniac) do hình thành liên kết Hydro với phân tử
nước, tự bốc cháy ở 651℃, là một dung môi hòa tan tốt các chất do có hằng số
điện môi nhỏ.
Amoniac dễ hóa lỏng vì phân tử có độ phân cực lớn (phân tử NH3 có cặp
electron tự do và liên kết N- H bị phân cực). Nó hóa lỏng ở -33,34℃ và đóng băng
ở -77.73℃, tinh thể có màu trắng. Ở trạng thái lỏng, phân tử NH 3 sở hữu khả năng
ion hóa mạnh mẽ.

III. Tính chất hóa học
1. Tính khử mạnh
2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O (500°C)
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (xúc tác Pt, 800°C)
2NH3 + 3CuO → N2 + 3Cu + 3H2O (đun nóng)

2. Tác dụng với axit
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
NH3 (k) + HCl (k) → NH4Cl (r)

3. Tính bazơ yếu
NH3 + H2O ⇌NH4+ +

4. Tác dụng với dung dịch muối
NH3 + H2O + CuSO4 → (NH4)2SO4 + Cu(OH)2 ↓

5. Tạo phức với nhiều hợp chất khó tan của kim loại

Với M = Cu, Zn, Pb,…
M(OH)2 + 4NH3

[M(NH3)4](OH)2


Ni(OH)2 + 6NH3

[Ni(NH3)6](OH)2

Ag +

[Ag(NH3)2] +

+ 2NH3

6. Tự phân ly
2NH3 ⇌ +

7. Đốt cháy
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

IV. Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
2NH4Cl + Ca(OH)2 → NH3 + CaCl2 + H2O

2. Trong công nghiệp
- Phần lớn NH3 (90%) được sản xuất theo phương thức Haber –


Bosch với N2 không khí, H2 từ khí Metan (CH4) và nước.
CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2 (xúc tác Ni, nhiệt độ cao)
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 (ΔH = –92 kJ/mol)

- Phương thức Rothe Frank Caro
CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3

- Phương thức Persek
2AlN + 3H2O → Al2O3 + 2NH3


V. Vai trò và ứng dụng
1. Tổng hợp phân đạm (ure)
2NH3 + CO2 → CO(NH2)2 + H2O (nhiệt độ từ 180 - 200 ℃, áp suất
khoảng 200 atm)

b) Ure a)
đục
Ure nhỏ
Khi bón phân vào đất sẽ giúp tăng năng suất các loại cây trồng

c)

d)

2. Tổng hợp axit nitric
NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O (xúc tác Pt, nhiệt độ 700 - 850 ℃, áp suất ≈
9 atm)

3. Sử dụng làm chất tẩy rửa đa năng cho nhiều bề mặt

Amoniac với nồng độ 5 - 10%, có khả năng làm sạch nhanh chóng và làm
sáng bóng bề mặt tương đối tốt.


Giá thành rẻ nên được sử dụng khá rộng rãi, phổ biến nhất là làm sạch
thủy tinh, sứ, thép không gỉ. Ngoài ra cũng thường được sử dụng để làm
sạch lò nướng và ngâm các vật dụng có nhiều mảng bám.

4. Lên men
Amoniac nồng độ từ 16% đến 25% được sử dụng trong ngành lên
men làm nguồn Nitơ cho vi sinh vật và điều chỉnh pH trong quá trình lên
men.

5. Chất chống vi khuẩn cho thực phẩm
Từ năm 1895, người ta đã biết Amoniac là chất khử trùng mạnh.
Amoniac khan có khả năng tiêu diệt 99,999% vi khuẩn Zoonotic trong thực
phẩm và hiện đang được sử dụng thương mại để giảm bớt hoặc loại bỏ vi
khuẩn E. coli của thịt bò xuống mức thấp nhất.

6. Chất làm lạnh hữu ích
Do tính chất hóa hơi của Amoniac nên thường được sử dụng phổ biến
để làm lạnh trước khi Freons ra đời. Amoniac khan được sử dụng rộng rãi
trong điện lạnh công nghiệp và sân khúc côn cầu vì hiệu quả năng lượng
cao, chi phí thấp. Cùng với việc làm lạnh nén hơi hiện đại, Amoniac được
sử dụng với Hydro và nước trong tủ lạnh hấp thụ. Ngoài ra chất làm lạnh
Amoniac cũng được sử dụng trong bộ tản nhiệt S1 trên trạm vũ trụ quốc tế
để điều chỉnh nhiệt độ bên trong và cho phép làm các thí nghiệm phụ thuộc
nhiệt độ.
Tầm quan trọng tiềm năng của Amoniac như một chất làm lạnh đã
tăng lên khi các nhà khoa học phát hiện ra rằng CFC và HFC là những tác

nhân mạnh mẽ dẫn đến hiệu ứng nhà kính.


7. Xử lý chất thải
Amoniac được sử dụng để loại bỏ SO2 trong quá trình đốt nhiên liệu
hóa thạch, tạo thành Amonium Sulfate sử dụng làm phân bón.
Dùng để trung hòa các chất nhiễm Oxit Nitơ (NO x) thải ra từ động cơ
Diesel. Công nghệ này được gọi là SCR (khử xúc tác chọn lọc) dựa vào
chất xúc tác Vanadia.
Cũng có thể được sử dụng để giảm thiểu sự cố tràn khí Phosgene.

8. Làm nhiên liệu
Mật độ năng lương của Amoniac lỏng là 11,5 MJ/L, bằng khoảng 1/3
so với động cơ Diesel. Amoniac có khả năng chuyển hóa thành Hydro nên
có thể sử dụng cung cấp năng lượng cho pin nhiên liệu Hydro. Việc chuyển
đổi Amoniac thành Hydro thông qua quá trình natri-amit, cho phép lưu trữu
Hydro dưới dạng NH3 chứa nhiều Hydro hơn so với Hydro nguyên chất
(≈18%). So với Hydro, amoniac tiết kiệm năng lượng hơn và có thể được
sản xuất, lưu trữ, phân phối với chi phí thấp hơn nhiều so với hydro phải
được nén dưới dạng chất lỏng đông lạnh. Amoniac có thể là chìa khóa để
vượt qua không chỉ hàng ngày mà cả sự biến động theo mùa của các nguồn
năng lượng tái tạo.
Động cơ Amoniac sử dụng Amoniac làm nhiên liệu hoạt động. Các
động cơ Amoniac đã được sử dụng thử nghiệm vào thế kỷ 19 bởi
Goldsworthy Gurney ở Anh và động cơ xe điện ở New Orleans trong những
năm 1870 và 1880, trong thời kì thế chiến thứ II đã được sử dụng để cung
cấp năng lượng cho xe buýt ở Bỉ.


a) Xe điện St. Charles sử dụng Amoniac

lỏng làm nhiên liệu hoạt động

Amoniac còn được đề xuất thay thế cho nhiên liệu hóa thạch của động
cơ đốt trong. Chỉ số octan cao vào khoảng 120, nhiệt độ đốt cháy thấp cho
phép sử dụng tỷ số nén cao mà không thải NO x trong quá trình hoạt động. Vì
Amoniac không chứa carbon nên quá trình đốt cháy của nó không thể tạo
ra Carbon Dioxide, Carbon Monoxide, Hydro Carbon hay bồ hóng.
Động cơ tên lửa cũng sử dụng nhiên liệu là Amoniac. Sau nghiên cứu
sử dụng Amoniac lỏng làm nhiên liệu động cơ tên lửa Motors XLR99. Mặc
dù không mạnh như các loại nhiên liệu khác, nhưng nó không để lại muội
than trong động cơ tên lửa có thể tái sử dụng và mật độ của nó xấp xỉ với
mật độ của chất oxi hóa, oxi lỏng, giúp đơn giản hóa thiết kế của máy bay.


b) Tên lửa Motors XLR99

Năm 1981, một công ty Canada đã chuyển đổi một chiếc Chevrolet
Impala 1981 để vận hành sử dụng amoniac làm nhiên liệu. Vào năm 2007,
một chiếc xe bán tải của Đại học Michigan chạy bằng amoniac đã lái xe từ
Detroit đến San Francisco chỉ cần một lần nạp đầy nhiên liệu.

9. Một số ứng dụng khác
Amoniac lỏng được sử dụng để xử lý các vật liệu bông. Đặc biệt, nó
được sử dụng để sơ chế len.
Ammonia đã được sử dụng để làm tối màu gỗ sồi trắng quý trong
nghệ thuật & thủ công và đồ nội thất theo phong cách Mission. Khói
amoniac phản ứng với các tannin tự nhiên trong gỗ và khiến nó thay đổi
màu sắc.
Do điểm sôi tương đối cao (so với heli và hydro), amoniac có khả
năng được làm lạnh và hóa lỏng trên một chiếc khinh khí cầu để giảm lực

nâng và thêm chấn lưu.


VI. Tác động tiêu cực, nhận biết và biện pháp phòng ngừa
1. Tác động tiêu cực
Amoniac ở nồng độ ≤ 25ppm thường không gây ra vấn đề cho người
và các động vật có vú khác, vì cơ thể có cơ chế để ngăn chặn sự tích tụ của
nó trong máu. Amoniac được chuyển thành Carbamoyl Phosphate nhờ
Enzyme Carbamoyl Phosphate Synthetase, sau đó đi vào chu trình Urê để
tạo thành Axit Amin hoặc bài tiết qua nước tiểu. Cá và động vật lưỡng
cử không có cơ chế này, vì chúng thường có thể loại bỏ Amoniac khỏi cơ thể
bằng cách bài tiết trực tiếp. Ở nồng độ > 25 ppm và < 500 ppm gây một số
kích ứng, với nồng độ ≥ 500 ppm gây tổn thương phổi và tử vong.
Amoniac lỏng rất nguy hiểm vì có khả năng hút ẩm và đóng băng thịt.
Ngay cả ở nồng độ loãng cũng rất độc cho động vật thủy sản, và vì lý do
này, nó được cho là nguy hiểm cho môi trường. Amoniac dư thừa có thể tích
tụ và gây ra sự thay đổi chuyển hóa hoặc tăng pH cơ thể của sinh vật tiếp
xúc. Dung sai khác nhau giữa các loài cá. Ở nồng độ thấp hơn, khoảng 0,05
mg/L, Amoniac không ion hóa, có hại cho các loài cá và có thể dẫn đến tăng
trưởng và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn kém, giảm khả năng sinh sản, tăng căng
thẳng, dễ bị nhiễm vi khuẩn và bệnh. Tiếp xúc với lượng Amoniac dư thừa,
cá có thể bị mất cân bằng, dễ bị kích thích, tăng hoạt động hô hấp và hấp thụ
Oxi và tăng nhịp tim. Ở nồng độ vượt quá 2,0 mg/L, Amoniac gây tổn
thương mang và mô, gây thờ ơ, co giật, hôn mê và tử vong. Các thí nghiệm
đã chỉ ra rằng nồng độ gây chết cho nhiều loài cá dao động trong khoảng 0,2
đến 2,0 mg/l.
Amoniac có mặt trong dòng nước thải luyện cốc, dưới dạng sản phẩm
phụ của quá trình sản xuất than cốc từ than đá. Trong một số trường hợp,



Amoniac được thải ra môi trường biển nơi nó hoạt động như một chất gây ô
nhiễm.

2. Nhận biết
Trong dung dịch, có thể dễ dàng phát hiện ra Amoniac và muối
Amoni, với hàm lượng rất nhỏ, bằng cách thêm vào Dikali
Tetraiodomercurat. Amoniac được hấp thụ trong một thể tích Axit Sunfuric
hoặc trong Axit Chlohydric và tạo thành kết tủa dưới dạng Amonium
Hexachloroplatinate.
Ở dạng khí, que lưu huỳnh bị cháy để phát hiện rò rỉ nhỏ trong hệ
thống làm lạnh Amoniac công nghiệp. Nồng độ cao hơn có thể được phát
hiện bằng kiềm ăn da, vôi hoăc máy dò cảm biến ba chiều.

3. Biện pháp phòng ngừa
Tránh tiếp xúc với Amoniac quá lâu với nồng độ cao. Cụ thể là, trong
15 phút đối với nồng độ 35 ppm, 8 giờ với nồng độ 25 ppm. Là một chất khí
độc hại và cần có giấy phép an toàn khi vận chuyển với số lượng lớn. Không
bao giờ sử dụng các sản phẩm gia dụng có chứa Amoniac kết hợp với các
sản phẩm có chứa chất tẩy rửa vì phản ứng tạo ra khói có độc tính cao.