Amoniak (systematický názevazan, triviální názevčpavek, vzorec NH3) je bezbarvý, velmi štiplavýplyn. Je totoxická, nebezpečná látkazásadité povahy,lehčí nežvzduch. Při vdechování poškozujesliznici. Běžně se vyskytuje na Zemi i vnějších planetách sluneční soustavy. Je běžným odpadním produktem metabolismu živočichů.
Světová průmyslová produkce v roce 2018 činila 175 milionů tun.[5] Amoniak se využívá především pro výrobu dusíkatých hnojiv (asi 80 %), čistidel nebo trhavin, jako chladivo a pro další účely. Vyrábí se převážně vysokotlakou syntézou plynného vodíku a dusíku (tzv.Haberův–Boschův proces).
Amoniak se velmi dobřerozpouští vevodě, a to při 0 °C 1 148 cm³ ve 100 ml vody, za vzniku zásaditéhoroztoku, který se nazýváčpavek.
Výsledný roztok jezásaditý a nazývá se také „hydroxid amonný“. Tohle označení je však poněkud nesprávné, jelikož molekula „NH4OH“ neexistuje. Neexistence molekuly „NH4OH“ je v souladu s faktem, že amoniak jeBrønstedova, nikoliArrheniova zásada. Zásaditý charakter amoniaku je tudíž podmíněn jeho schopností vázatprotonvodíku H+, a ne tvorbouhydroxidovýchiontů OH− v průběhu reakce NH3 + H2O → NH+ 4 + OH− (dle této reakce reagují pouze 4 z 1 000molekul amoniaku). Správné označení vodního roztoku amoniaku je tudíž NH3(aq) nebo NH3 • H2O.
Poznámka: Vorganické chemii se pro amoniak užívá systematický názevazan a stejně tak pro jehoderiváthydrazin NH2–NH2 názevdiazan.
Přibližně 83 % (v roce 2003) amoniaku se používá prohnojiva, ať už ve forměsolí neboroztoků. Výroba amoniaku spotřebovává více než 1%energie vyráběné lidstvem – je tak velmi významnou složkou světové spotřebyenergie.[7]
Amoniak ve formě roztoku (hydroxid amonný, lidově čpavková voda 25%, NH3 • H2O nebo také nesprávně NH4OH, čirá až nažloutlá kapalina) se často používá jako složkačisticích prostředků pro různé účely. Protože umožňuje dosáhnout lesku beze šmouh, často se využívá pro čištěnískla,porcelánu anerezavějící oceli. Nachází uplatnění také v čističích protrouby,grily apod., kdy odstraňuje napečené nečistoty. Koncentrace amoniaku v těchto roztocích se pohybuje okolo 5–10 %.
Čpavková voda se také používá na oxidaci povrchu nových zinkových povrchů plechů a okapů – na čerstvém povrchu totiž barva neulpívá rovnoměrně, ale vytváří fleky. Tímto postupem „zestaříme“ čerstvý zinek, takže posléze na něm již barva bude držet normálně, a povrch bude dobře očištěný: 2–3% roztokem čpavkové vody (25% čpavkovou vodu zředíme s vodou v poměru 1 díl čpavkové vody a 10 dílů vody, můžeme přidat i saponát, zhruba 5 ml / litr) omýt plochu, kterou chceme natírat, nechat přibližně 10 minut působit, až vytvoří kovově zašedlý povrch, který následně opláchneme čistou vodou. Po vyschnutí můžeme začít natírat barvou. Roztok je toxický, stejně jako oplachová voda, likvidovat dle návodu výrobce. K zakoupení v drogériích.
Během2. světové války se amoniak používal vBelgii jako palivo pro autobusy. Před rokem 1900 se využíval do motorů a pro zařízení založená nasluneční energii. Kapalný amoniak se používal jako raketové palivo (letounX-15). Přestože nemá tak vysokou výhřevnost jako jiná paliva, nezanechává v motorechsaze a jehohustota je přibližně stejná jako ukyslíku použitého jako oxidant, což zjednodušuje konstrukci zařízení. Rovnice hoření je následující:4 NH3 + 7 O2 → 4 NO2 + 6 H2O
Nově byl amoniak navržen jako alternativa kfosilním palivům pro využití vespalovacích motorech.[12]Spalné teplo amoniaku je 22,5 MJ/kg, což je přibližně polovina oprotinaftě. V běžných motorech, kde vodní pára nekondenzuje, je potřeba počítat svýhřevností amoniaku na úrovni o 21 % menší, než činí spalné teplo. Amoniak lze využít v existujících motorech jen s menšími úpravamikarburátorů nebovstřikování.
Pro naplnění poptávky po zvýšeném množství amoniaku by bylo potřeba zvýšit výrobu. Přestože jde (podle vyrobeného množství) o druhou chemikálii v pořadí, objem výroby tvoří jen malý zlomek využívaného množstvíropy. Lze ho vyrábět pomocí obnovitelných zdrojů, ale také pomocí energie zuhlí nebojádra. Účinnost je však nižší než uakumulátorových baterií.Vodní elektrárna vRjukanu (Telemark,Norsko) o výkonu 60 MW dodávala proud pro výrobu amoniakuelektrolýzou vody – od roku1913 sloužila výrobě hnojiv pro většinu Evropy. Při výrobě energie z uhlí lzeCO2 snadno ukládat[12][13] (produkty vlastního spalování jsoudusík a voda). V roce 1981 jednakanadská firma upravila automobilChevrolet Impala pro provoz na amoniak jako palivo.[14][15]
Pro pohonlokomotiv byly zkonstruovány speciální motory. Jedním z nich byl i tzv.čpavkový motor, uvedený v roce1886. Pracoval na principu uvolňování amoniaku z vodného roztoku při zahřátí – plynný amoniak poháněl pístový stroj a byl následně pohlcován zpět ve vodě, čímž se uvolňovalo teplo. Takto to fungovalo do vyrovnání tlaků. Praktické nasazení ztroskotalo kvůli silnému zápachu amoniaku.[16]
Antimikrobiální činidlo v potravinářských výrobcích
Již v roce 1895 bylo známo, že amoniak je „silnéantiseptikum … ke konzervacimasového extraktu postačuje 1,4 g na litr“.[17] Bezvodý amoniak se ukázal jako účinné antimikrobiální činidlo prokrmiva[18] a dnes se komerčně používá k redukci nebo eliminaci mikrobiální kontaminace masa.[19][20][21] V říjnu 2009 oznámilThe New York Times, že americká firma Beef Products Inc., která zpracováváhovězímasový separát (obsahující 50–70 %tuku) na sedm milionů liber libového jemně tvarovaného masa týdně odstraňováním tuku (zahříváním acentrifugací), následně dezinfikuje výsledný produkt amoniakem. Proces byl americkým ministerstvem zemědělství kvalifikován jako účinný a bezpečný, a to na základě studie (financované Beef Products), která prokázala, že takové ošetření snižuje výskytE. coli na nedetekovatelné úrovně.[22] Další pátrání novinářů v prosinci 2009 odhalilo obavy o bezpečnost procesu, stejně jako stížnosti spotřebitelů na chuť a pach masa ošetřeného optimálními úrovněmi amoniaku.[23] Vedlejším účinkem amoniaku je to, že jím zpracované maso si udržuje růžovou, zdánlivě zdravě vypadající barvu, i když je ve skutečnosti zkažené.[24]
Kapalný amoniak se používá k ošetření materiálů zbavlny, s cílem získat stejné vlastnosti jako přimerceraci. Specifickou oblastí je také předsráženívlny.[25]
Při běžné teplotě a tlaku je amoniak lehčí než vzduch, nadnáší zhruba na úrovni 60 %vodíku nebohelia. Proto se někdy používá k plněnímeteorologických balonů. Díky relativně vysoké teplotě varu (v porovnání s heliem a vodíkem) lze amoniak případně ochladit a zkapalnit přímo na vzdušném prostředku a snížit tak vztlak, resp. naopak přeměnit zpět na plyn ke zvýšení vztlaku.
Amoniak se historicky používal ke ztmavovánídřeva z bíléhodubu pro výrobunábytku. Plynný amoniak reaguje s přírodnímitaniny ve dřevě a způsobuje změnu barvy.[26]
Toxicita roztoků amoniaku obvykle nepůsobí problémy člověku a jinýmsavcům, protože mají specifický mechanismus, který je schopen amoniak eliminovat. Eliminace spočívá v konverzi nakarbamoylfosfát (pomocíenzymukarbamoylfosfátsyntázy), ten následně vstupuje domočovinového cyklu a je přeměněn naaminokyseliny nebo vyloučenmočí.Ryby aobojživelníci však tento mechanismus postrádají, mohou obvykle amoniak pouze přímo vylučovat.[zdroj?] I v nízkých koncentracích je tedy amoniak velmi toxický pro vodní živočichy, proto je Směrnicí Rady 67/548/EHS klasifikován jakonebezpečný pro životní prostředí.
Americký úřadOSHA stanovil patnáctiminutový expoziční limit pro plynný amoniak na 35 ppm (objemově) a osmihodinový limit na 25 ppm.[27] Agentura National Institute for Occupational Safety and Health snížila na základě nedávné konzervativnější interpretace původního výzkumu z roku 1943 koncentraci IDLH (bezprostředně nebezpečnou pro život a zdraví) z 500 na 300 ppm. Jedná se o koncentraci, kterou může být zdravý pracovník vystaven po 30 minut, aniž by utrpěl nevratné škody na zdraví.
Jiné organizace či státy mají různé limity expozic. VČesku platí limityPEL 14 mg·m−3 aNPK–P 36 mg·m−3, při emisích do ovzduší nad 10 000 kg ročně platí povinnost hlášení doIntegrovaného registru znečišťování.[28]
Ve městech je hlavním zdrojem znečištění amoniakem doprava.[29]
Historicky se vdechování čpavku používalo přimdlobě namísto jednoduchého položení na zem
Amoniak má ostrý, dráždivý, štiplavý zápach, který varuje před potenciálně nebezpečnou expozicí. Průměrných práh vnímání je 5 ppm, dostatečně nižší než jsou nebezpečné nebo škodlivé koncentrace. Expozice velmi vysokým koncentracím může vést k poškozeníplic a k smrti.[27] Amonné sloučeniny by neměly přijít do kontaktu se zásadami (pokud to není cílem), protože se mohou uvolnit nebezpečné dávky amoniaku.
Vodný roztok amoniaku se sice dá běžně koupit, ale i tento roztok je silně žíravý a toxický. Při práci s ním je nutné používat ochranné pomůcky a pracoviště účinně větrat. Při styku s kůží je nutné omývat postižené místo vodou a případně (podle rozsahu zranění) je nutné kontaktovat lékaře.
V tomto článku byl použitpřeklad textu z článkuAmmonia na anglické Wikipedii.
↑Pure ammonia [online]. [cit. 2009-07-07].Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-02-04.
↑Blum, Alexander. On crystalline character of transparent solid ammonia.Radiation Effects and Defects in Solids. 1975, roč. 24, s. 277.doi:10.1080/00337577508240819.
↑Perrin, D. D.,Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution; 2nd Ed., Pergamon Press: Oxford,1982.
↑Mineral Commodity Summaries 2020, p. 117 – Nitrogen [online].USGS, 2020 [cit. 2020-02-12].Dostupné online.Je zde použita šablona{{Cite web}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
↑Diesel: Greener Than You Think [online]. [cit. 2009-07-07].Dostupné online.
↑abAmmonia as a Transportation Fuel IV. [s.l.]: Norm Olson – Iowa Energy Center, October 15-16, 2007.Dostupné online.
↑Iowa Energy Center, Renewable Energy and Energy Efficiency; Research, Education and Demonstration - Related Renewable Energy - Ammonia 2007. [s.l.]: [s.n.]Dostupné v archivu pořízeném dne 18-03-2012.Archivováno 18. 3. 2012 naWayback Machine. [odkaz nefunkční]
↑Method for treating meat products with ammonia. Původce vynálezu: Eldon ROTH. USA, United States Patent Office. Patentový spis 6387426. 2002-05-14. Dostupné: <online> [cit. 2012-06-02]. (anglicky)
↑ Change in thermal properties of wool after treatment with liquid ammonia.Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 1983, roč. 26, čís. 1, s. 17.doi:10.1007/BF01914084.
