แอมโมเนีย

แอมโมเนีย (อังกฤษ: ammonia) หรือ ไนโตรเจนไตรไฮไดรด์ เป็นสารประกอบเคมีที่ประกอบด้วยธาตุไนโตรเจนและไฮโดรเจน โดยมีสูตรเคมี ดังนี้ NH₃. ที่ STP แอมโมเนียเป็นก๊าซ มันเป็น พิษและกัดกร่อนวัสดุบางชนิด มีกลิ่นฉุนเฉพาะตัว

แอมโมเนีย

Ball-and-stick model of the ammonia molecule Space-filling model of the ammonia molecule
ชื่อ
IUPAC name Ammonia[1]
Systematic IUPAC name Azane
ชื่ออื่น Hydrogen nitride R-717, R717 (สารทำความเย็น)
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	7664-41-7 Y
3D model (JSmol)	รูปภาพแบบโต้ตอบ
3DMet	B00004
Beilstein Reference	3587154
ChEBI	CHEBI:16134 Y
ChEMBL	ChEMBL1160819 Y
เคมสไปเดอร์	217 Y
ECHA InfoCard	100.028.760
EC Number	231-635-3
Gmelin Reference	79
KEGG	D02916 Y
MeSH	Ammonia
ผับเคม CID	222
RTECS number	BO0875000
UNII	5138Q19F1X Y
UN number	1005
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID0023872
InChI InChI=1S/H3N/h1H3 Y Key: QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/H3N/h1H3 Key: QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYAF
SMILES N
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	NH3
มวลโมเลกุล	17.031 g/mol
ลักษณะทางกายภาพ	แก๊สไร้สี
กลิ่น	กลิ่นฉุนมาก
ความหนาแน่น	0.86 kg/m3 (1.013 บาร์ที่จุดเดือด) 0.769  kg/m3 (STP)[2] 0.73 kg/m3 (1.013 ลาร์ที่ 15 °C) 681.9 kg/m3 ที่ −33.3 °C (ของเหลว)[3] ดูเพิ่มที่ Ammonia (data page) 817 kg/m3 ที่ −80 °C (ของแข็งใส)[4]
จุดหลอมเหลว	−77.73 องศาเซลเซียส (−107.91 องศาฟาเรนไฮต์; 195.42 เคลวิน) (จุดร่วมสามที่ 6.060 kPa, 195.4 K)
จุดเดือด	−33.34 องศาเซลเซียส (−28.01 องศาฟาเรนไฮต์; 239.81 เคลวิน)
จุดวิกฤติ (T, P)	132.4 องศาเซลเซียส (405.5 เคลวิน), 111.3 บรรยากาศมาตรฐาน (11,280 กิโลปาสกาล)
ละลายในน้ำ	47% w/w (0 °C) 31% w/w (25 °C) 18% w/w (50 °C)[5]
ความสามารถละลายได้	ละลายน้ำได้ในคลอโรฟอร์ม, อีเทอร์, เอทานอล, เมทานอล
ความดันไอ	857.3 kPa
pKa	32.5 (−33 °C),[6] 9,24 (ของแอมโมเนียม)
Basicity (pKb)	4.75
กรด	แอมโมเนียม
เบส	Amide
Magnetic susceptibility (χ)	−18.0·10−6 cm3/mol
ดัชนีหักเหแสง (nD)	1.3327
ความหนืด	10.07 µPa·s (25 °C)[7] 0.276 mPa·s (−40 °C)
โครงสร้าง
กลุ่มจุด	C3v
รูปร่างโมเลกุล	พีระมิดฐานสามเหลี่ยม
Dipole moment	1.42 D
อุณหเคมี
Std molar entropy (S⦵298)	193 J·mol−1·K−1[8]
Std enthalpy of formation (ΔfH⦵298)	−46 kJ·mol−1[8]
ความอันตราย
GHS labelling:[9]
Pictograms
Signal word	อันตราย
Hazard statements	H280, H314, H331, H410
Precautionary statements	P260, P273, P280, P303+P361+P353, P304+P340+P311, P305+P351+P338+P310
NFPA 704 (fire diamond)	3 1 0 COR
จุดวาบไฟ	132 องศาเซลเซียส (270 องศาฟาเรนไฮต์; 405 เคลวิน)
อุณหภูมิที่ ติดไฟได้เอง	651 องศาเซลเซียส (1,204 องศาฟาเรนไฮต์; 924 เคลวิน)
ขีดจำกัดการระเบิด	15,0–33,6%
ปริมาณหรือความเข้มข้น (LD, LC):
LD50 (median dose)	0.015 mL/kg (มนุษย์, ปาก)
LC50 (median concentration)	40,300 ppm (หนู, 10 นาที) 28,595 ppm (หนู, 20 นาที) 20,300 ppm (หนู, 40 นาที) 11,590 ppm (หนู, 1 ชั่วโมง) 7338 ppm (หนู, 1 ชั่วโมง) 4837 ppm (หนูเลี้ยง, 1 ชั่วโมง) 9859 ppm (กระต่าย, 1 ชั่วโมง) 9859 ppm (แมว, 1 ชั่วโมง) 2000 ppm (หนู, 4 ชั่วโมง) 4230 ppm (หนูเลี้ยง, 1 ชั่วโมง)[10]
LCLo (lowest published)	5000 ppm (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม, 5 นาที) 5000 ppm (มนุษย์, 5 นาที)[10]
NIOSH (US health exposure limits):[11]
PEL (Permissible)	50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL)
REL (Recommended)	TWA 25 ppm (18 mg/m3) ST 35 ppm (27 mg/m3)
IDLH (Immediate danger)	300 ppm
เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)	ICSC 0414 (anhydrous)
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
แคทไอออนอื่น ๆ	ฟอสฟีน อาร์ซีน Stibine Bismuthine
nitrogen hydridesที่เกี่ยวข้อง	ไฮดราซีน กรดไฮดราโซอิก
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง	แอมโมเนียม ไฮดรอกไซด์
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa อ้างอิงกล่องข้อมูล

โมเลกุลของแอมโมเนียไม่แบนราบ แต่จะมีลักษณะถูกอัดเป็นทรงสี่หน้า (tetrahedron) หรือเรียกว่าพีระมิดฐานสามเหลี่ยม, ซึ่งเป็นข้อสมมติฐานของทฤษฎี VSEPR รูปร่างโมเลกุลลักษณะนี้โดยรวมจะมีลักษณะเป็นไดโพล (dipole) และทำให้มันเป็นขั้ว ดังนั้นแอมโมเนียจึงละลายใน น้ำ ได้ดีมาก อะตอมไนโตรเจนในโมเลกุลจะมี อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (lone electron pair) และทำให้แอมโมเนียมีฤทธิ์เป็น เบส ใน สารละลายน้ำ (aqueous solution) ที่ เป็นกรด หรือเป็นกลางมันสามารถจะมีพันธะกับ ไฮโดรเนียมไอออน (H₃O⁺) ปลดปล่อยโมเลกุลของน้ำ (H₂O) แล้วเกิดเป็นประจุบวกของ แอมโมเนียมไอออน (NH₄⁺) , ซึ่งรูปร่างปกติทรงสี่หน้าที่แอมโมเนียจะเกิด แอมโมเนียมไอออน จะขึ้นอยู่กับ pH ของ สารละลาย

ประโยชน์หลักของแอมโมเนียคือ ใช้ผลิต

• ปุ๋ย (fertilizer)
• วัตถุระเบิด (explosive)
• พอลิเมอร์ (polymer)

นอกจากนี้ยังเป็นสารสำคัญในน้ำยาทำความสะอาดกระจก แอมโมเนียมีในปริมาณเล็กน้อยในบรรยากาศ ซึ่งเกิดจากพูทรีแฟคชัน (putrefaction) ในวัตถุประเภทไนโตรเจนที่เกิดจากพืชและสัตว์ แอมโมเนียและเกลือของมันอาจพบได้ในปริมาณเล็กน้อยในน้ำฝน ในขณะที่ แอมโมเนียมคลอไรด์ (sal-ammoniac) และ แอมโมเนียมซัลเฟต สามารถพบได้ในแหล่งภูเขาไฟ ผลึกของ แอมโมเนียม ไบคาร์บอเนต พบมากใน ปาโกเนียน (Patagonia) กัวโน (guano) เกลือแอมโมเนียมสามารถพบได้ในดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ และในน้ำทะเลด้วย (สสารที่มีแอมโมเนียเราเรียกว่าแอมโมเนียคัล)

การเกิดเกลือ (Formation of salts)

หนึ่งในคุณสมบัติเฉพาะตัวที่สุดของแอมโมเนียคือพลังในการทำปฏิกิริยากับ กรด เกิดเป็น เกลือ; เช่น กับ กรดไฮโดรคลอริก ได้เป็น แอมโมเนียมคลอไรด์ (sal-ammoniac) ; กับ กรดไนตริก ได้เป็น แอมโมเนียมไนเตรต, กับกรดซัลฟูริค ได้เป็น แอมโมเนียมซัลเฟต (Mohrs Salt)หรือกับกรดฟอสฟอริก ได้เป็น แอมโมเนียมฟอสเฟต เป็นต้น อย่างไรก็ดีแอมโมเนียที่แห้งสนิทจะไม่ทำปฏิกิริยากับ กรดไฮโดรคลอริกที่แห้งเช่นกัน ความชื้นจำเป็นสำหรับปฏิกิริยา

NH₃ + HCl → NH₄Cl

เกลือที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียกับกรด จะรู้จักกันในชื่อ เกลือแอมโมเนียม และทั้งหมดจะมีแอมโมเนียม ไอออน (NH₄⁺).

ความเป็นกรดของแอมโมเนีย

แม้แอมโมเนียเป็นด่าง มันก็มีฤทธิ์เป็นกรดด้วย แต่เป็นกรดที่อ่อนมาก เมื่อแตกตัวจะได้ อะไมด์ (NH₂⁻) ไอออน, ตัวอย่างเช่น เมื่อใส่ผงลิเทียม ไนไตรต์ลงในแอมโมเนียเหลว จะเกิดเป็น สารละลายลิเทียม อะไมด์ ดังสมการ:

Li₃N (s) + 2NH₃ (l) → 3Li⁺ (am) + 3NH₂⁻ (am).

ตามหลักปฏิกิริยากรด-ด่างของ บรอนสเตด-โลว์รี (Bronsted-Lowry) แอมโมเนียจะทำหน้าที่เป็นกรด

การผลิต (Production)

เพราะประโยชน์ของมันมีมากมายมหาศาล แอมโมเนียจึงเป็นหนึ่งในสารประกอบอนินทรีย์เคมีที่มีการผลิตมาก โดยมีวิธีการผลิตดังนี้

• ก่อนสงครามโลกครั้งที่ 1 แอมโมเนีย ได้มาจาก การกลั่น ผลผลิตไนโตรเจนจากพืชและสัตว์
• โดยปฏิกิริยารีดักชันของ กรดไนตรัส (nitrous acid) และไนไตรต์ (nitrite) กับนัสเซนต์ไฮโดรเจน (nascent hydrogen)
• โดยการสะลายเกลือแอมโมเนียม (ammonium salts) ด้วย อัลคะไลน์ไฮดรอกไซด์ (alkaline hydroxides) หรือ โดยควิกไลม์ (calcium oxide) เกลือที่ใช้ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของ คลอไรด์ เช่น ซัล-แอมโมนิแอก ดังสมการนี้

2NH₄Cl + 2CaO → CaCl₂ + Ca (OH) ₂ + 2NH₃

• ได้จากการสะลายตัวของ แมกนีเซียมไนไตรด์ (magnesium nitride) (Mg₃N₂) กับน้ำดังสมการ

Mg₃N₂ + 6H₂O → 3Mg (OH) ₂+ 2NH₃

• ปัจจุบันผลิตโดย กระบวนการฮาเบอร์ (Haber process) โดยการนำก๊าซ ไนโตรเจน และ ไฮโดรเจน มาผสมกันโดยมีเหล็ก เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ที่ความดันเท่ากับ 200 bar (20 MPa, 3000 lbf/in²) และอุณหภูมิเท่ากับ 500 °C และมี โมลิบดีนัม เป็น โปรโมเตอร์ (promoter) มีสมการดังนี้

N₂ + 3H₂ → 2 NH₃

วิธีนี้เป็นวิธีที่ประหยัดที่สุดเพราะ ไนโตรเจน ก็ได้จากอากาศเนื่องจากในอากาศมี ไนโตรเจน ถึง 78 % ส่วน ไฮโดรเจนได้จาก ก๊าซธรรมชาติ (natural gas)

ดูเพิ่ม

• Chlorination
• Water purification
• Nitrogen metabolism

อ้างอิง

1. "NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY IUPAC Recommendations 2005" (PDF).
2. "Gases – Densities". สืบค้นเมื่อ 3 March 2016.
3. Yost, Don M. (2007). "Ammonia and Liquid Ammonia Solutions". Systematic Inorganic Chemistry. READ BOOKS. p. 132. ISBN 978-1-4067-7302-6.
4. Blum, Alexander (1975). "On crystalline character of transparent solid ammonia". Radiation Effects and Defects in Solids. 24 (4): 277. doi:10.1080/00337577508240819.
5. Budavari, Susan, บ.ก. (1996). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (12th ed.). Merck. ISBN 978-0-911910-12-4.
6. Perrin, D. D., Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution; 2nd Ed., Pergamon Press: Oxford, 1982.
7. Iwasaki, Hiroji; Takahashi, Mitsuo (1968). "Studies on the transport properties of fluids at high pressure". The Review of Physical Chemistry of Japan. 38 (1).
8. Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. p. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
9. Sigma-Aldrich Co., Ammonia.
10. "Ammonia". Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
11. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0028". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).

ผลงานอ้างอิง

• "Aqua Ammonia". airgasspecialtyproducts.com. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 19 November 2010. สืบค้นเมื่อ 28 November 2010.
•  บทความนี้ ประกอบด้วยข้อความจากสิ่งพิมพ์ซึ่งปัจจุบันเป็นสาธารณสมบัติ: Chisholm, Hugh, บ.ก. (1911). "Ammonia" . สารานุกรมบริตานิกา ค.ศ. 1911. Vol. 1 (11 ed.). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. pp. 861–863.
• Clark, Jim (April 2013) [2002]. "The Haber Process" (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 15 December 2018.

อ่านเพิ่ม

• Bretherick, L., บ.ก. (1986). Hazards in the Chemical Laboratory (4th ed.). London: Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85186-489-1. OCLC 16985764.
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
• แม่แบบ:Housecroft1st
• แม่แบบ:RubberBible53rd

แหล่งข้อมูลอื่น

• International Chemical Safety Card 0414 (anhydrous ammonia), ilo.org.
• International Chemical Safety Card 0215 (aqueous solutions), ilo.org.
• CID 222 จากผับเคม
• "Ammoniac et solutions aqueuses" (ภาษาฝรั่งเศส). Institut National de Recherche et de Sécurité. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 11 December 2010.
• Emergency Response to Ammonia Fertilizer Releases (Spills) for the Minnesota Department of Agriculture.ammoniaspills.org
• National Institute for Occupational Safety and Health – Ammonia Page, cdc.gov
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Ammonia, cdc.gov
• Ammonia, video