Amoniak

Amoniak neboli azan (triviální název čpavek) je bezbarvý velmi štiplavý plyn. Amoniak je toxická, nebezpečná látka zásadité povahy. Při vdechování poškozuje sliznici. Je lehčí než vzduch. V roce 2006 byla světová průmyslová výroba amoniaku odhadována na 146,5 mil. tun.

Amoniak vzniká reakcí amonných solí se silnými hydroxidy, např. působením hydroxidu sodného na chlorid amonný:

NH₄Cl + NaOH → NH₃ + NaCl + H₂O,

případně tepelným rozklademuhličitanu amonného:

(NH₄)₂CO₃ → 2 NH₃ + CO₂ + H₂O.

Průmyslově se vyrábí katalytickým slučováním dusíku a vodíku (jako katalyzátor se používá houbové železo) za vysokého tlaku (20 až 100 MPa) a vysoké teploty (nad 500 °C) – tato metoda se nazývá Haber-Boschova:

3 H₂ + N₂ → 2 NH₃.

Přestože je tato reakce exotermní, probíhá bez přítomnosti katalyzátorů velmi pomalu.

Amoniak se velmi dobře rozpouští ve vodě, a to při 0 °C 1148 cm³ v 1 cm³ vody, za vzniku zásaditého roztoku, který se nazývá čpavek.

Výsledný roztok je zásaditý a nazývá se také "hydroxid amonný". Tohle označení je však poněkud nesprávné, jelikož molekula "NH₄OH" neexistuje. Neexistence molekuly "NH₄OH" je v souladu s faktem, že amoniak je Brønstedtova, nikoli Arrheniova zásada. Zásaditý charakter amoniaku je tudíž podmíněn jeho schopností vázat protonvodíku H⁺, a ne tvořením hydroxidovýchiontů OH⁻ v průběhu reakce NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH⁻ (dle této reakce reagují pouze 4 z 1000 molekul amoniaku). Správné označení vodního roztoku amoniaku je tudíž NH₃(aq) nebo NH₃ • H₂O.

Poznámka: V organické chemii se pro amoniak užívá systematický název azan a stejně tak pro jeho deriváthydrazin NH₂–NH₂ název diazan.

S kyselinami reaguje za vzniku amonných solí, např. s kyselinou sírovou vytváří síran amonný:

2 NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄.

Amonné soli silných kyselin (např. kyseliny sírové) reagují v roztoku slabě kysele, protože hydroxid amonný je jen velmi slabou zásadou.

Termodynamické vlastnosti amoniaku ho učinily jedním z chladiv běžně používaných před objevem dichlordifluormethanů známých jako freony.^[5] Použití však komplikuje toxicita amoniaku. Bezvodý amoniak se nicméně široce používá v průmyslových chladicích systémech (např. na zimních stadionech), díky vysoké účinnosti a nízké ceně. V kompresorových spotřebitelských výrobcích (např. chladničkách) se vzhledem ke zmíněné toxicitě používá méně často, uplatnění však nachází v absorpčních chladničkách.

Amoniak vzniká mikrobiálním rozkladem organických zbytků, exkrementů a moči živočichů, přičemž se většinou váže ve formě amonných solí. Někteří živočichové, například ryby, vylučují většinu odpadního dusíku ve formě amoniaku. Ten je proto ve stopovém množství obsažen i v zemskéatmosféře. Ve formě chloridu amonného se vyskytuje jako minerálsalmiak zejména v okolí solfatar a dalších vulkanických jevů.

Ve velkém množství je obsažen v atmosférách velkých planetSluneční soustavy (Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu) a také v atmosféře SaturnovaměsíceTitanu. Nalezen byl i v kometách. Je také jednou z molekul, nacházejících se v mezihvězdném prostoru.