Введение

Раствор аммиака, также известный как аммиачная вода, гидроксид аммония, аммиачный раствор, аквааммиак, водный аммиак или (неточно) аммиак, представляет собой раствор аммиака в воде. Он может быть обозначен символами NH3(aq). Хотя название гидроксида аммония предполагает соль с составом NH4OH, фактически невозможно выделить образцы NH4OH. Ионы NH4+ и OH− составляют лишь незначительную часть общего количества аммиака, за исключением крайне разбавленных растворов. Концентрация таких растворов измеряется в единицах шкалы Боме (плотность), при этом 26 градусов Боме (около 30% аммиака по массе при 20°C) является типичным высококонцентрированным коммерческим продуктом.

Насыщенные растворы

Как и другие газы, аммиак демонстрирует снижение растворимости в жидких растворителях с повышением температуры растворителя. Плотность растворов аммиака уменьшается с увеличением концентрации растворенного аммиака. При температуре плотность насыщенного раствора составляет 0,88 г/мл и содержит 35,6% аммиака по массе, что соответствует 308 граммам аммиака на литр раствора, а его молярность составляет приблизительно 18 моль/л. При более высоких температурах молярность насыщенного раствора снижается, а плотность возрастает. При нагревании насыщенных растворов выделяется газообразный аммиак.

Приложения

В отличие от безводного аммиака, водный аммиак находит ограниченное применение вне области чистящих средств.

Уборщик для домашних нужд

Домашний "аммиак" представляет собой раствор NH3 в воде и используется как универсальное чистящее средство для многих поверхностей. Благодаря тому, что аммиак обеспечивает относительно блестящую и без разводов чистоту, он часто применяется для очистки стекла, фарфора и нержавеющей стали. Его также часто используют для очистки духовок и замачивания предметов для размягчения присохшей грязи. Концентрация аммиака в бытовых продуктах варьируется от 5% до 10% по весу. Американские производители чистящих средств обязаны предоставлять паспорт безопасности материала (MSDS), в котором указана используемая концентрация. Растворы аммиака (5–10% по весу) используются в качестве бытовых чистящих средств, особенно для стекла. Эти растворы раздражают глаза и слизистые оболочки (дыхательных и пищеварительных путей), а также в меньшей степени кожу. Эксперты рекомендуют соблюдать осторожность и не смешивать это вещество с жидкостями, содержащими отбеливатель, из-за опасности образования токсичного газа хлорамина. Смешивание с продуктами, содержащими хлор, или сильными окислителями, такими как бытовой отбеливатель, может привести к образованию токсичных паров хлорамина. Эксперты также предупреждают не использовать чистящие средства на основе аммиака (например, для стекла или окон) на сенсорных экранах автомобилей из-за риска повреждения антибликового и антиотпечаткового покрытия экрана. Разбавленный (1–3%) аммиак также входит в состав многих чистящих средств, включая многие формулы для мытья окон. Поскольку водный аммиак – это газ, растворенный в воде, при испарении воды с поверхности окна испаряется и газ, оставляя поверхность без разводов. Помимо использования в качестве ингредиента в чистящих средствах с другими моющими компонентами, аммиак в воде продается и как самостоятельное чистящее средство, обычно под названием "аммиак". Он может продаваться в чистом виде, с ароматом лимона (обычно желтого цвета) или сосны (зеленого цвета). Аммиак с добавлением мыла, который широко доступен, известен как "облачный аммиак".

Алкилоаминовый прекурсор

В промышленности водный аммиак может использоваться в качестве предшественника некоторых алкиламинов, хотя обычно предпочтительнее безводный аммиак. Гексаметилентетрамин легко образуется из водного аммиака и формальдегида. Этилендиамин получают из 1,2-дихлорэтана и водного аммиака.

Абсорбционное охлаждение

В первые годы двадцатого века цикл паропоглощения с использованием водно-аммиачных систем был популярен и широко применялся, но после разработки цикла парокомпрессии он утратил значительную часть своей важности из-за низкого коэффициента преобразования (примерно в пять раз ниже, чем у цикла парокомпрессии). Холодильник Electrolux и холодильник Эйнштейна – известные примеры применения этого решения с использованием аммиачного раствора.

Обработка воды

Аммиак используется для производства хлорамина, который может применяться в качестве дезинфицирующего средства. В питьевой воде хлорамин предпочтительнее прямого хлорирования благодаря его способности дольше сохранять активность в застойных водопроводных трубах, тем самым снижая риск инфекций, передающихся с водой. Аквариумисты используют аммиак для запуска нового аквариума посредством процесса, называемого "бесрыбной циклизации". Для этого применения аммиак должен быть без каких-либо добавок.

Производство продуктов питания

Аммиак для выпечки (карбонат аммония и бикарбонат аммония) был одним из первых химических разрыхлителей. Его получали из оленьих рогов. Он полезен в качестве разрыхлителя, поскольку карбонат аммония активируется при нагревании. Эта особенность позволяет пекарям избежать как длительного времени расстойки дрожжей, так и быстрой потери углекислого газа при использовании пищевой соды для подъема хлеба и печенья. Он до сих пор используется для приготовления "аммиачного печенья" и других хрустящих кондитерских изделий, но его популярность снизилась из-за неприятного запаха аммиака и опасений по поводу его использования в качестве пищевого ингредиента по сравнению с современными составами разрыхлителя. В Европейском Союзе ему присвоен E-номер E527 для использования в качестве пищевой добавки. Водный аммиак используется в качестве регулятора кислотности для снижения уровня кислотности в пищевых продуктах. В Соединенных Штатах Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) классифицирует его как общепризнанно безопасный (GRAS) при использовании пищевой марки. Его способность контролировать pH делает его эффективным антимикробным средством.

Потемнение мебели

В производстве мебели обработка аммиаком традиционно использовалась для затемнения или окрашивания древесины, содержащей таниновую кислоту. Поместив древесину в герметичный контейнер, пары аммиачного раствора вступают в реакцию с таниновой кислотой и естественным образом содержащимися в древесине солями железа, создавая насыщенный темный оттенок. Этот метод был широко распространен в период движения «искусств и ремесел» в мебельном производстве – стиле мебели, преимущественно изготавливаемой из дуба и окрашенной таким образом.

Обработка соломы для крупного рогатого скота

Раствор аммиака используется для обработки соломы, в результате чего получается "аммонированная солома", которая становится более удобоваримой для крупного рогатого скота.

Лабораторное использование

Водный аммиак используется в традиционном качественном неорганическом анализе как комплексообразователь и основание. Подобно многим аминам, он придает глубокую синюю окраску растворам меди(II). Раствор аммиака способен растворять остатки оксида серебра, например, образующиеся при использовании реактива Толленса. Он часто входит в состав растворов для чистки ювелирных изделий из золота, серебра и платины, но может негативно влиять на пористые драгоценные камни, такие как опалы и жемчуг.