الأمونيا، وتسمى أيضًا الأمونيا، هي أحد الغازات الأكثر شيوعًا في الصناعة، على الرغم من أنها تحتوي على عدد من الخصائص التي تعتبر خطرة. ومع ذلك، فإنه يلعب دورا هاما في العديد من الاستخدامات الصناعية المفيدة.
الأمونيا هي غاز قلوي كان له استخدامات متعددة في الماضي. وبسبب آثارها السلبية على صحة الإنسان، تم تقليص العديد من هذه الاستخدامات. ومع ذلك، لا تزال الأمونيا تستخدم في مجموعة من الصناعات المختلفة. وفي هذا المقال سنستعرض معلومات عن الأمونيا وأبرز استخداماتها.
الأمونيا: غاز عديم اللون ذو رائحة قوية
-
الأمونيا أو الأمونياك، والمعروفة باللغة العربية باسم الأمونيا، هي غاز قلوي.
- الأمونيا عبارة عن غاز عديم اللون ذو رائحة نفاذة يمكن أن يهيج أغشية الجسم، مثل العينين والحلق.
-
تتكون الأمونيا من ذرة نيتروجين واحدة (N) وثلاث ذرات هيدروجين (H).
- تتحد الروابط النيتروجينية الثلاثة مع هيدروجين واحد لتكوين مركب الأمونيا (NH3).
- عادة ما يكون النيتروجين أزرق اللون والهيدروجين أبيض اللون.
خصائص الأمونيا (الأمونيوم)
الأمونيا قابلة للذوبان بشدة في الماء، وتشكل محلولًا يعرف باسم NH4OH، وهو هيدروكسيد الأمونيوم.
الأمونيا ليست فعالة جدًا عند تجفيفها، حيث يعمل هيدروكسيد الأمونيوم على تحييد العديد من الأحماض.
فمثلاً إذا أضيف حمض الهيدروكلوريك (HCl) إلى هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH) فينتج ملح الأمونيوم الذي يعرف بكلوريد الأمونيوم (NH4Cl) وفق التفاعل التالي: NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O.
- وتتميز الأمونيا برائحتها النفاذة التي تسبب تهيجا في أعضاء الجهاز التنفسي والعينين، ولها طعم حاد.
- وله قدرة قوية على الذوبان في الماء، لكن هذه القدرة تتضاءل مع ارتفاع درجات الحرارة.
- ويعتبر أقل كثافة من الهواء، حيث يشكل حوالي نصف الكتلة الحجمية للهواء.
- يذوب عند (-77.73 درجة مئوية) ويغلي عند (-33.34 درجة مئوية).
- تمتص الأمونيا كميات كبيرة من الحرارة أثناء تحولها من السائل إلى الغاز، مما يجعلها مثالية للاستخدام في أجهزة التبريد.
- وله ثابت إزاحة (تأين) ضعيف (1.8×〖10〗^(-5)) مما يجعل الأملاح الناتجة من تفاعلها مع الأحماض ذات حموضة ضعيفة.
- يمكن اكتشاف الأمونيا بسهولة في التفاعلات الكيميائية، لأنها تحول ورق عباد الشمس إلى اللون الأزرق.
- عندما تنخفض درجة حرارة الغاز يتحول إلى سائل، وعندما تنخفض درجة الحرارة أكثر يتحول إلى مادة صلبة تشبه سلوك الماء.
ندعوك لقراءة المزيد:
طرق تحضير غاز الأمونيا
يمكن الحصول على الأمونيا عن طريق سحق كربيد الكالسيوم (CaC2) ثم تسخينه إلى 1100 درجة مئوية في وجود النيتروجين وفقا للتفاعل التالي:
- CaC2 + N2 → CaCN2 + C
- ونتيجة لهذا التفاعل، نحصل على سياناميد الكالسيوم (CaCN2) وكذلك الجرافيت (C)، وهو أحد أشكال الكربون.
- بعد ذلك، يتم تسخين سياناميد الكالسيوم مع الماء تحت ضغط مرتفع جدًا، مما يؤدي إلى التفاعل التالي:
- CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3، والتي تنتج كربونات الكالسيوم (CaCO3) بالإضافة إلى الأمونيا أو غاز الأمونيا.
تفاعل هابر
يتم تحضير الأمونيا بعدة طرق أهمها:
- وفازت طريقة السياناميد، التي طورها الكيميائي الألماني فريتز هابر عام 1913، بجائزة نوبل عام 1918.
- تعتمد هذه الطريقة على التفاعل المباشر بين النيتروجين والهيدروجين تحت ضغط مرتفع (300 ضغط جوي).
- يتم إجراؤه عند درجات حرارة عالية (475 درجة مئوية) ويستخدم مادة وسيطة، مثل أكسيد الألومنيوم، لتسهيل التفاعل.
- يمكن التعبير عن التفاعل بالصيغة التالية: N2 + 3H2 → 2NH3.
إنتاج الأمونيا
- بدأت عملية إنتاج الأمونيا في عام 1914، وهو نفس العام الذي اندلعت فيه الحرب العالمية الأولى.
- وتستخدم الأمونيا أيضًا في صناعة حمض النيتريك (HNO3)، وهو المكون الرئيسي في صناعة المتفجرات مثل مادة تي إن تي (ثلاثي نيترو تولوين) والنيتروجليسرين.
- فاز فريتز هابر بجائزة نوبل عام 1918، على الرغم من الانتقادات الكثيرة لاختياره.
- ويستخدم أكثر من 25% من إنتاج الأمونيا العالمي كسماد، في حين يستخدم الباقي لإنتاج مركبات نيتروجينية أخرى.
- تعتبر الأمونيا أحد المكونات الأساسية في الصناعات المختلفة وتستخدم بشكل مباشر أو غير مباشر.
- وتستخدم الأمونيا أيضًا في صناعة النايلون والمنظفات وتنقية المياه والأدوية.
استخدامات الأمونيا: استخدامات غاز الأمونيا
تلعب الأمونيا دورا حيويا في صناعة العديد من المواد الكيميائية والبلاستيك والفيتامينات والأدوية.
على سبيل المثال، يتم استخدام الأمونيا كمحفز في إنتاج المواد البلاستيكية مثل الراتنجات الاصطناعية وراتنج الميلامين.
بالإضافة إلى ذلك فإن للأمونيا العديد من الاستخدامات الصناعية والزراعية الأخرى، ومن أبرزها:
- يستخدم في أنظمة التبريد وتكييف الهواء بفضل قدرته الكبيرة على امتصاص الحرارة عندما يتحول من سائل إلى غاز (372 سعرة حرارية).
- لكن حاليا تم استبداله بغاز الفريون بسبب سمية الأمونيا وآثاره الصحية.
- ويستخدم كوقود في الآلات الكبيرة في المصانع، على أن لا تحتوي هذه الآلات على النحاس.
- حيث أن الأمونيا قد تسبب صدأ النحاس عندما يتفاعل مع الأكسجين.
- وهو جزء حيوي من صناعة الأسمدة، وهو السبب الرئيسي وراء سعي فريتز هابر إلى تطوير طريقة جديدة لإنتاجه.
- حيث تستخدم الأمونيا في إنتاج 75% من الأسمدة.
- يستخدم على نطاق واسع كمنظف للقطن والصوف ولإزالة البقع العنيدة.
- تتأكسد الأمونيا بكميات كبيرة لإنتاج حمض النيتريك (HNO3)، المعروف أيضًا باسم الماء الفضي.
- ويستخدم في صناعات مهمة مثل صناعة المواد الطبية والمرايا العاكسة، بالإضافة إلى المتفجرات عند خلطه مع حامض الكبريتيك المركز.
مخاطر غاز الأمونيا على صحة الإنسان
- كما ذكرنا سابقاً فإن الأمونيا قد تسبب تهيجاً لبعض الأغشية في جسم الإنسان، إلا أن تأثيرها يكون سطحياً فقط.
- وتكمن الأهمية هنا في أن جسم الإنسان ينتج الأمونيا بنفسه بعد تناول البروتينات، حيث تتحول الأمونيا إلى مادة أقل سمية وهي اليوريا في الكلى. لكن قد يحدث خلل في الكلى، مما يؤدي إلى زيادة مستويات الأمونيا في الدم.
- وتشكل هذه الحالة خطراً كبيراً وقد تؤدي إلى التهابات الدماغ والوفاة.
- يمكن أن يتعرض البالغون لتأثيرات الأمونيا من خلال الانسكابات أو التسربات في خزانات أو خطوط أنابيب الأمونيا، خاصة في المزارع التي تستخدم الأمونيا كسماد.
- تقتصر التأثيرات الخطيرة على المناطق التي تتلامس بشكل مباشر مع الأمونيا، مثل الجلد والعينين والجهاز التنفسي والفم والجهاز الهضمي.
- على سبيل المثال، إذا انسكبت زجاجة الأمونيا على الأرض، فإن استنشاقها يسبب السعال بسبب رائحتها القوية.
- بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي الأمونيا إلى تهيج العينين، مما يؤدي إلى إغلاق العين.
- إذا تعرضت لتركيزات عالية جدًا من الأمونيا (مثل التلامس عندما تكون مركزة)، فقد تسبب حروقًا شديدة في الجلد أو العينين أو الرئتين، مما يؤدي إلى العمى وأمراض الرئة وحتى الموت.
- لا يوجد دليل قوي يثبت أن الأمونيا قادرة على التسبب في السرطان.
- الأطفال بشكل عام أقل تعرضًا لغاز الأمونيا من البالغين، حيث أن معظم حالات التعرض تحدث في أماكن العمل.
- ولكنهم قد يتعرضون للأمونيا من خلال المنظفات المنزلية التي تحتوي عليها.
- عادة ما تكون تأثيرات الأمونيا على الأطفال مشابهة لتلك الموجودة على البالغين، مثل حروق الجلد والعينين والفم والرئتين.
- لا يوجد دليل واضح على أن التعرض لمركبات الأمونيا في البيئة المحيطة بالحامل يسبب أي تشوهات خلقية للجنين.
- كما أنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كان من الممكن أن تنتقل الأمونيا من الأم الحامل إلى الجنين، أو من الأم المرضعة إلى الطفل عن طريق حليب الثدي.
لا تفوت قراءة المزيد: