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.
Ammonia solution, also known as ammonia water, ammonium hydroxide, ammoniacal liquor, ammonia liquor, aqua ammonia, aqueous ammonia, or (inaccurately) ammonia, is a solution of ammonia in water. It can be denoted by the symbols NH3(aq). Although the name ammonium hydroxide suggests a salt with the composition , it is actually impossible to isolate samples of NH4OH. The ions NH4+ and OH− do not account for a significant fraction of the total amount of ammonia except in extremely dilute solutions. The concentration of such solutions is measured in units of the Baumé scale (density), with 26 degrees Baumé (about 30% of ammonia by weight at ) being the typical high concentration commercial product.
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.