Hvad er forbindelsen mellem ammoniak og svovlsyre?
Ammoniak og svovlsyre er to af de mest anvendte kemikalier og fremstilles i enorme mængder over hele verden. Begge har forskellige anvendelser, men den største forbindelse mellem ammoniak og svovlsyre skyldes deres anvendelse i gødningsindustrien. Ammoniak bruges til fremstilling af et antal gødningsstoffer, såsom urinstof, ammoniumsulfat, ammoniumnitrat og indirekte anden nitratgødning. Svovlsyre bruges til fremstilling af "superfosfat" -gødning og ammoniumsulfat, fremstillet ved at kombinere det med ammoniak.
Den industrielle produktion af ammoniak (NH3) udføres for det meste ved Haber-Bosch-processen, hvorved brint og nitrogen kombineres direkte ved opvarmning under tryk med en katalysator - normalt en blanding af jernoxider. De fleste ammoniak anvendes til produktion af gødning. Den katalytiske oxidation af ammoniak til nitrogendioxid (NO 2 ) er i dag den vigtigste industrielle proces til fremstilling af salpetersyre, der anvendes til fremstilling af nitratgødning, såsom ammonium, natrium og kaliumnitrat. Udtrykket "ammoniak" henviser strengt taget til den rene forbindelse, der er en gas ved stuetemperatur; dog bruges betegnelsen ofte til at henvise til en opløsning af ammoniakgas i vand.
Der er to hovedprocesser til industriel produktion af svovlsyre. Den første, der introduceres, involverer oxidation af svovldioxid - produceret ved forbrænding af svovl eller opvarmning af svovlholdige mineraler - med nitrogendioxid (NO 2 ) gennem reaktionen: SO 2 + NO 2 -> SO 3 + NO. Det nitrogenoxid (NO), der produceres ved reaktionen, oxideres tilbage til NO2 ved kontakt med luft og kan således genanvendes.
Ammoniak er kilden til NO 2 for denne reaktion, der produceres ved katalytisk oxidation i henhold til salpetersyreproduktionsprocessen. Derefter kombineres svovltrioxid med vand for at producere svovlsyre. Størstedelen af den i dag fremstillede svovlsyre stammer imidlertid fra oxidation af svovldioxid i luft ved hjælp af en vanadiumpentoxidkatalysator.
Ligesom ammoniak er en af de største anvendelser af svovlsyre i produktionen af gødning. Fosfatberg og knoglemel fra dyr kan bruges til at fremstille "superphosphat" - monocalciumphosphat - ved reaktionen: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 -> 2CaSOsub> 4 + Ca (H 2 PO 4 ) 2 . Svovlsyre og ammoniak kan også kombineres for at give saltet ammoniumsulfat: 2NH3 + H2S04 -> (NH4) 2SO4. Dette salt er en vigtig gødning, der fungerer som en kilde til både kvælstof og svovl og hjælper med at sænke pH i alkalisk jord.
En anden forbindelse mellem ammoniak og svovlsyre er i sprængstofindustrien. Næsten alle kommercielle og militære eksplosiver er nitrerede organiske forbindelser, såsom trinitrotoluen (TNT). Nitreringsprocessen involverer udskiftning af hydroxylgrupper (OH) i den organiske forbindelse med nitro- (NO2) -grupper og udføres normalt ved at behandle forbindelsen med en blanding af salpetersyre og svovlsyrer. Denne blanding tilvejebringer nitronium (NO 2 + ) -ioner til nitreringsprocessen. Ammoniak er det vigtigste råmateriale, der bruges til produktion af salpetersyre.
Ammoniak og svovlsyre findes også som forurenende stoffer i atmosfæren. Svovlsyre kommer fra den naturlige oxidation af svovldioxid produceret ved forbrænding af fossile brændstoffer og ved vulkansk aktivitet. Ammoniak kommer fra henfald af nitrogenholdige organiske materialer. De to kan kombinere i atmosfæren til at producere partikler af ammoniumsulfat ved den samme reaktion som i den industrielle produktion af denne forbindelse, eller til at producere ammoniumhydrogensulfat - også kendt som ammoniumbisulfat - ved reaktionen NH 3 + H2SO4 - > (NH4) HSO 4 . Disse forbindelser er meget opløselige i vand og har derfor en tendens til at absorbere atmosfærisk vanddamp, hvilket får dem til at fungere som kondensationskerner; sammen med andre partikelformige forbindelser i atmosfæren, naturlige og menneskeskabte, menes de at være en vigtig faktor i skydannelse.