تعتبر الأمونيا، والمعروفة أيضًا بالنشادر، واحدة من أكثر الغازات انتشارًا. ورغم احتوائها على العديد من الخصائص الخطرة، فإن لها العديد من الاستخدامات المفيدة.
تندرج الأمونيا تحت فئة الغازات القلوية، ولها دور كبير في عدة صناعات. ومع ذلك، بسبب مخاطرها على صحة الإنسان، تم تقليص معظم استخداماتها. ورغم ذلك، لا تزال تمتلك تطبيقات متعددة ضمن العديد من الصناعات. في هذا المقال، سنستعرض أهم جوانب الأمونيا واستخداماتها المختلفة.
النشادر: غاز بلا لون برائحة نفاذة
- الأمونيا، أو الأمونياك كما تُعرف باللغة العربية، هي غاز قاعدي يتميز برائحتها القوية وغياب اللون.
- تعتبر الأمونيا مهيجة لبعض الأغشية المخاطية في الجسم، مثل العينين والحلق.
- تتكون من ذرة نيتروجين واحدة (N) وثلاث ذرات هيدروجين (H).
- الروابط النيتrogenية الثلاثة تتحد مع ذرة هيدروجين بواسطة رابط ذاتي، مما ينتج عنه مركب الأمونيا (NH3).
- يتميز النيتروجين بلونه الأزرق بينما الهيدروجين أبيض.
خصائص الأمونيا (النشادر)
الأمونيا تتميز بقابليتها العالية للذوبان في الماء، حيث تشكل محلولاً يُعرف بهيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH).
الأمونيا ليست فعالة للغاية عند استخدامها في التجفيف، بينما يقوم هيدروكسيد الأمونيوم بتحييد العديد من الأحماض.
على سبيل المثال، يتم تشكيل ملح الأمونيوم عند إضافة حمض الهيدروكلوريك (HCl) إلى هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH).
النتيجة هي محلول كلوريد الأمونيوم (NH4Cl) وفقًا للمعادلة: NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O
- تتميز برائحتها القوية التي تسبب تهيج في أجزاء الجهاز التنفسي والعيون، كما تمتاز بطعم حاد.
- ذوبانها في الماء عالٍ لكن يقل مع ارتفاع درجة حرارة المحلول.
- هي أخف من الهواء، حيث تصل كتلتها الحجمية إلى نصف كتلة الهواء.
- تتجمد عند (-77.73 درجة مئوية) وتبنى عند (-33.34 درجة مئوية).
- تمتص حرارة كبيرة أثناء تحولها من الحالة السائلة إلى الغاز، مما يجعلها مفيدة في أنظمة التبريد.
- تمتاز بثابت تشرد (تأين) ضعيف (1.8×10^(-5))، مما يجعل الأملاح الناتجة عن تفاعلاتها مع الأحماض ضعيفة الحموضة.
- يمكن الكشف عنها بسهولة في التفاعلات الكيميائية حيث تقوم بتحويل ورق عباد الشمس إلى اللون الأزرق.
- عند تخفيض درجة حرارة الغاز، يتحول إلى سائل، ومع الاستمرار في تخفيض درجة الحرارة، يصبح صلبًا، حيث يبقى غازًا في الحالة البخارية، سائلًا في الحالة الطبيعية، وصلبًا عند التبريد.
ننصح بقراءة:
طرق تحضير غاز الأمونيا
يمكن تحضير الأمونيا عن طريق سحق مركب كربيد الكالسيوم (CaC2) وتعرضه للحرارة إلى 1100 درجة مئوية باستخدام النيتروجين، وفقًا للتفاعل التالي:
- CaC2 + N2 → CaCN2 + C
- ينتج سياناميد الكالسيوم (CaCN2) مع الغرافيت (C) كأحد أشكال الكربون.
- بعد ذلك، يقوم بتسخين سياناميد الكالسيوم مع الماء تحت ضغط عالٍ، مما يؤدي إلى التفاعل التالي:
- CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3، وبالتالي نحصل على كربونات الكالسيوم (CaCO3) وغاز النشادر أو الأمونيا.
تفاعل هابر
تحضر النشادر بعدة طرق، وأهمها:
- طريقة السياناميد، التي اخترعها الألماني “فريتز هابر” عام 1913، وحازت على جائزة نوبل لاكتشافها في عام 1918.
- تعتمد هذه الطريقة على التفاعل المباشر بين النيتروجين والهيدروجين، ويتم إجراؤها تحت ضغط مرتفع (300 ضغط جوي).
- حرارة عالية (475 درجة مئوية) مع وجود مادة وسيطية (تساعد على تعزيز التفاعل).
- مثلاً، يمكن استخدام أكسيد الألمنيوم، ويمكن كتابة المعادلة على النحو التالي: N2 + 3H2 → 2NH3.
إنتاج الأمونيا
- تم بدء إنتاج الأمونيا عام 1914، وهو عام بداية الحرب العالمية الأولى.
- يمكن تصنيع حمض الآزوت (HNO3) منها، وهو العنصر الأساسي في إنتاج المتفجرات مثل TNT ونترو غلسيرين.
- حصل هابر على جائزة نوبل في عام 1918 على الرغم من الانتقادات الموجهة له.
- يتم استخدام أكثر من 25% من إنتاج الأمونيا عالمياً في صناعة الأسمدة، بينما يُستخدم الباقي في الحصول على مركبات نيتروجين أخرى.
- تعتبر الأمونيا مادة رئيسية في العديد من الصناعات وتستخدم بشكل مباشر أو غير مباشر.
- نظرًا لأنها من المواد الأساسية لإنتاج النايلون، والفلاتر، وتنقية المياه، والمنتجات الصيدلانية.
استخدامات الأمونيا: استخدامات غاز النشادر (الأمونيا)
تُعتبر الأمونيا حيوية في صناعة العديد من المواد الكيميائية والبلاستيكية والفيتامينات والعقاقير.
على سبيل المثال، تعمل الأمونيا كعامل محفز في صناعة موارد بلاستيكية مثل الراتينج الصناعي وراتينج الميلامين.
كما أن للأمونيا العديد من الاستخدامات الصناعية والزراعية الأخرى، ومن أهم تلك الاستخدامات:
- تستخدم في أنظمة التبريد وتكييف الهواء نظرًا لامتصاصها الكبير للحرارة عند تحولها من سائل إلى غاز (372 سعرة حرارية).
- ومع ذلك، تم استبدالها في الوقت الحالي بغاز الفريون بسبب سموم الأمونيا وتأثيرها على الصحة.
- تستخدم كوقود مكافئ للآلات الكبيرة في المصانع، بشرط أن لا تحتوي الآلة على النحاس، حيث أن الأمونيا قد تسبب صدأ النحاس عند اختلاطه بالأكسجين.
- تستخدم بشكل كبير في مجال صناعة الأسمدة، وهو الدافع الرئيسي وراء اكتشاف فريتز هابر لطريقة جديدة لإنتاجها.
- حيث تُستخدم النشادر في حوالي 75% من صناعة الأسمدة.
- تستخدم على نطاق واسع كمنظف للطبيعي مثل الصوف والقطن وتحطيم البقع الصعبة.
- تتعرض الأمونيا للأكسدة بكميات كبيرة لتكوين حمض الآزوت (HNO3) المعروف أيضًا بماء الفضة.
- يدخل في صناعات هامة مثل المواد الطبية والمرايا العاكسة فضلاً عن المتفجرات عند خلطه مع حمض الكبريتيك المركز.
مخاطر غاز النشادر (الأمونيا) على صحة الإنسان
- كما أشرنا سابقًا، يمكن أن تؤدي الأمونيا إلى تهيج بعض الأغشية المخاطية في جسم الإنسان، لكن التأثير يكون خارجيًا فقط.
- ينتج جسم الإنسان أيضًا الأمونيا بعد استهلاك البروتينات، ويقوم بتحويلها إلى مادة أقل سمية وهي اليوريا في الكليتين. ومع ذلك، قد تتعطل وظيفة الكلى مما يؤدي إلى زيادة مستويات الأمونيا في الدم.
- ويمكن أن تكون هذه الحالة خطيرة جدًا وقد تؤدي إلى التهابات في الدماغ أو حتى الوفاة.
- يمكن أن يتعرض البالغون لمخاطر الأمونيا من خلال انسكاب أو تسرب خزانات الأمونيا أو خطوط الأنابيب، خاصة في المزارع التي تُستخدم فيها الأمونيا كأسمدة.
- تقتصر الآثار الضارة للتعرض للأمونيا على الأجزاء المتلامسة مباشرة، مثل الجلد والعينين والجهاز التنفسي والفم والجهاز الهضمي.
- فإذا قمت بإفراغ زجاجة من الأمونيا على الأرض، فإن استنشاقها قد يسبب السعال بسبب رائحتها القوية.
- كما أن الغاز يسبب تهيجًا بملاصقته للعينين وقد يتسبب في غلقهما.
- عند التعرض لتركيزات عالية جدًا من الأمونيا (مثل ملامسة الأمونيا المركزة)، قد يصاب الجلد أو العينين أو الرئتين بحروق شديدة، مما قد يؤدي إلى العمى أو أمراض رئوية وربما الموت.
- لا توجد دلائل واضحة على تسبب الأمونيا في السرطان.
- الأطفال أقل تعرضًا للغاز من البالغين لأن معظم التعرض يحدث في المواقع الصناعية.
- ومع ذلك، يمكن أن يتعرضوا له من خلال استخدام المنظفات المنزلية المحتوية على الأمونيا.
- وغالبًا ما يكون تأثير الأمونيا على الأطفال مماثلًا لتأثيرها على البالغين، مثل حروق الجلد والعينين والفم والرئتين.
- لا توجد دلائل واضحة على أن التعرض لمركبات الأمونيا في البيئة المحيطة بالنساء الحوامل قد يسبب تشوهات خلقية للجنين.
- وبالنسبة لإمكانية انتقال الأمونيا من الأم الحامل إلى الجنين أو من الأم المُرضعة إلى الطفل عبر الحليب، فإن ذلك لا يزال غير واضح.
لا تفوت قراءة:
