تُعتبر الأمونيا، المعروفة أيضًا بالنشادر، واحدة من أكثر الغازات شيوعًا في العالم. على الرغم من خصائصها الخطرة العديدة، إلا أن للأمونيا استخدامات مهمة ومتعددة في مختلف المجالات.
إن الأمونيا تصنف كغاز قلوي ولها تاريخ طويل من الاستخدامات. ورغم الخطر الذي قد تتسبب فيه على صحة الإنسان، تم تقليل بعض استخداماتها بشكل كبير.
إلا أن الأمونيا لا تزال مادة حيوية في العديد من الصناعات، وفي هذا المقال، سنستعرض مفهوم الأمونيا وأبرز استخداماتها.
الأمونيا: غاز عديم اللون ذو رائحة نفاذة
- الأمونيا، أو ما يُعرف بالأمونياك أو النشادر، هو غاز قلوي يُؤثر على ذرات الهيدروجين.
- يمتاز بأنه غاز عديم اللون وله رائحة حادة تُسبب تهيج بعض الأغشية مثل العينين والحلق.
- يتكون الغاز من ذرة نيتروجين واحدة (N) وثلاث ذرات هيدروجين (H).
- حيث تنضم الروابط النيتروجينية الثلاثة مع ذرة هيدروجين عبر روابط شريكة، مكونة مركب الأمونيا (NH3).
- لون النيتروجين أزرق بينما الهيدروجين أبيض.
خصائص الأمونيا (النشادر)
الأمونيا تمتاز بكونها ذائبة بشكل كبير في الماء، حيث تُشكل محلولًا يُعرف باسم هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH).
وبالرغم من عدم فعالية الأمونيا في عملية التجفيف، إلا أن هيدروكسيد الأمونيوم لديه القدرة على تحييد العديد من الأحماض.
على سبيل المثال، إذا تمت إضافة حمض الهيدروكلوريك (HCl) إلى هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH)، يتم إنتاج ملح كلوريد الأمونيوم (NH4Cl) وفق المعادلة التالية: NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O
- له رائحة قوية تُسبب تهيجًا في الجهاز التنفسي والعينين، كما يتمتع بطعم حاد.
- قابليتها للذوبان في الماء تكون عالية، لكنها تقل تدريجياً مع ارتفاع درجة الحرارة.
- الكثافة النوعية له أقل من الهواء (حوالي نصف كثافة الهواء).
- يلزم درجة حرارة تصل إلى -77.73 درجة مئوية لتجميده، بينما يغلي عند -33.34 درجة مئوية.
- يمتص حرارة كبيرة عند تحول حالته من سائل إلى غاز، ولذلك يُستخدم في أجهزة التبريد.
- يمتلك ثابت تشرد ضعيف (1.8×10^(-5))، مما يجعل الأملاح الناتجة من تفاعلاته مع الأحماض ذات حموضة ضعيفة.
- يمكن الكشف عنه بسهولة في التفاعلات الكيميائية حيث يحول ورق عباد الشمس إلى اللون الأزرق.
- عند خفض حرارة الغاز، يتحول إلى سائل، ثم إلى صلب عند الاستمرار بتبريده، مشابهًا للماء.
ننصح بقراءة:
طرق تحضير غاز الأمونيا
يمكن تحضير الأمونيا عن طريق سحق مركب كربيد الكالسيوم (CaC2) ثم تسخينه إلى درجة حرارة 1100 مئوية مع النيتروجين وفق المعادلة التالية:
- CaC2 + N2 → CaCN2 + C
- حيث نحصل على سياناميد الكالسيوم (CaCN2) بالإضافة إلى الغرافيت (C)، وهو أحد أشكال الكربون.
- ثم نقوم بتسخين سياناميد الكالسيوم مع الماء تحت ضغط عالٍ جداً لتحدث التفاعل التالي:
- CaCN2 + 3H2 O → CaCO3 + 2NH3
مما ينتج كربونات الكالسيوم (CaCO3) بالإضافة إلى غاز النشادر أو الأمونيا.
تفاعل هابر
هناك عدة طرق لتحضير النشادر، وأهمها:
- طريقة السياناميد، التي اخترعها العالم الألماني “فريتز هابر” عام 1913، وحازت على جائزة نوبل لاكتشافها عام 1918.
- تعتمد هذه الطريقة على التفاعل المباشر بين النيتروجين والهيدروجين، لكنها تُجرى تحت ضغط عالٍ (300 ضغط جوي).
- تتطلب درجة حرارة مرتفعة (475 درجة مئوية) ووجود مادة وسيطية لتعزيز التفاعل، مثل أكسيد الألومنيوم. يمكن كتابة التفاعل كالتالي: N2 + 3H2 → 2NH3.
إنتاج الأمونيا
- بدأ إنتاج الأمونيا في عام 1914، وهو العام الذي شهد بداية الحرب العالمية الأولى.
- يمكن تصنيع حمض الآزوت (HNO3) من الأمونيا، وهو المادة الأساسية لصناعة المتفجرات مثل TNT (تراي نيترو تولوين) ونترو غليسيرين.
- نال هابر جائزة نوبل عام 1918، رغم وجود انتقادات للغرض الذي اكتشف من أجله طريقة الإنتاج.
- يُستخدم أكثر من 25% من إنتاج الأمونيا عالميًا كسماد، بينما يُستخدم الباقي لإنتاج مركبات نيتروجينية أخرى.
- تُعتبر الأمونيا المادة الرئيسية في العديد من الصناعات وتُستخدم بطريقة مباشرة أو غير مباشرة.
- وتُعتبر من المواد الأساسية المستخدمة في إنتاج النايلون، المنظفات، معالجة المياه، والأدوية.
استخدامات الأمونيا (غاز النشادر)
يُعتبر النشادر عنصرًا أساسيًا في صناعة العديد من المواد الكيميائية، البلاستيكية، الفيتامينات، والأدوية.
على سبيل المثال، يعمل النشادر كعامل مساعد في صناعة مواد بلاستيكية مثل الراتينج الصناعي وراتينج الميلامين. تتمتع الأمونيا أيضًا بعدد من الاستخدامات الصناعية والزراعية الأخرى، ومن أبرز استخداماتها:
- تُستخدم في نظام التبريد والتكييف بسبب الكمية الكبيرة من الحرارة التي تمتصها عند تحولها من سائل إلى غاز (372 سعرة حرارية).
- ومع ذلك، تم استبدالها بغاز الفريون بسبب تأثيرها السام على الصحة.
- تستخدم كوقود للماكينات الكبيرة في المصانع، شريطة أن تكون الماكينة مصنوعة من مواد غير النحاس، حيث أن الأمونيا تُعرض النحاس للصدأ عند التفاعل مع الأكسجين.
- تُعتبر أمونيا مركبًا رئيسيًا في صناعة الأسمدة، وهذا هو الدافع الرئيسي وراء اكتشاف فريتز هابر لطريقة جديدة لإنتاجها.
- إذ تُستخدم الأمونيا في تصنيع حوالي 75% من الأسمدة.
- تستخدم على نطاق واسع كمنظف للقطن، الصوف، وغيرها من البقع العنيدة.
- تساهم في أكسدة الأمونيا بكميات كبيرة لإنتاج حمض النيتريك (HNO3)، المعروف أيضًا بماء الفضة.
- هذا الحمض مُستخدم في صناعات مهمة مثل صناعة المواد الطبية، المرايا العاكسة، والمتفجرات عند خلطه مع حمض الكبريتيك المركز.
مخاطر غاز النشادر (الأمونيا) على صحة الإنسان
- كما تم الإشارة سابقًا، يمكن أن تسبب الأمونيا تهيجًا لبعض الأغشية في جسم الإنسان، حيث يكون التأثير خارجيًا فقط. يشعر الجسم أيضًا بالأمونيا بعد استهلاك البروتينات، ويقوم بتحويلها إلى مادة أقل سمية.
- وهي اليوريا في الكليتين. ولكن في حالة تعطل وظيفة الكلى، قد ترتفع مستويات الأمونيا في الدم.
- هذه الحالة تعتبر خطيرة للغاية، وقد تؤدي إلى التهابات في الدماغ أو الوفاة.
- قد يتعرض البالغون لتأثيرات الأمونيا نتيجة تسرب خزانات الأمونيا وظهور خطورة خاصة في الأماكن الزراعية حيث تُستخدم كسماد.
- تقتصر الآثار الخطرة على الأجزاء التي تلامس الأمونيا بشكل مباشر، مثل الجلد والعينين والجهاز التنفسي.
- على سبيل المثال، إذا تم سكب زجاجة من الأمونيا على الأرض، فإن استنشاقها سيسبب السعال بسبب رائحتها النفاذة.
- بالإضافة إلى ذلك، فإن الغاز يسبب تهيجًا بمجرد ملامسته للعينين، وقد يتسبب في إغلاق العينين.
- عند التعرض لتركيزات عالية جدًا، مثل ملامسة الأمونيا المركزة، قد تتعرض العينين والجلد والرئتين لحروق شديدة، مما قد يؤدي إلى العمى وأمراض الرئة وحتى الوفاة.
- ليس هناك دليل واضح على أن الأمونيا تُسبب السرطان.
- الأطفال أقل تعرضًا للفئة السكانية البالغة لأن معظم التعرض يحدث في سياقات العمل.
- ومع ذلك، يمكن أن يتعرض الأطفال للمواد المنزلية التي تحتوي على الأمونيا.
- وفي أغلب الحالات، يكون تأثير الأمونيا على الأطفال مماثلاً لتأثيرها على البالغين، مثل حروق الجلد والعينين والفم والرئتين.
- لا يوجد دليل واضح على أن التعرض لمركبات الأمونيا في البيئة المحيطة بالمرأة الحامل يُسبب أي تشوهات خلقية في الجنين.
- وليس من المؤكد ما إذا كان يمكن نقل الأمونيا من الأم الحامل إلى الجنين أو من الأم المرضعة عبر حليب الثدي.
لا تفوت قراءة: