Modell av ammoniakkmolekylet

av Bjørn Pedersen. Gjengitt med tillatelse

Ammoniakk er en fargeløs gass med stikkende lukt som er lett løselig i vann.

Ammoniakkmolekylet er pyramidalt som vist i figuren. N-H avstanden er 102 pm og H-N-H vinkelen er 107,80.

Ammoniakk (NH3) reagerer med syrer og gir ammoniumsalter. Når organiske nitrogenholdige forbindelser råtner dannes ammoniakk, se ammoniakkdannelse.

Kokepunktet for ammoniakk er −33,4 °C og smeltepunktet −78 °C.

Prosessen beskrevet i figuren ble benyttet ved Norsk Hydro. Ammoniakken ble så brukt til fremstilling av Norgesalpeter.

  1. (A) Metan blir blandet med vanndamp og omdannet til hydrogen og karbonmonoksid. Dette foregår under trykk og ved hjelp av en katalysator i en oppvarmet dampreformer. Gassblandingen blir så tilført luft for forbrenning av resterende metan, og for å gi gassblandingen det innhold av nitrogen som er nødvendig for ammoniakksyntesen.
  2. (B) Etter avkjøling blir gassblandingen brakt til å reagere med vanndamp i CO-konverteringsanlegget, og her omdannes karbonmonoksidet til karbondioksid og hydrogen. Karbondioksidet fjernes ved vasking med vann under trykk. Gassblandingen inneholder nå foruten det hydrogen og nitrogen som skal forenes under ammoniakksyntesen, også små mengder metan, karbonmonoksid og karbondioksid
  3. (C) De to siste gassene er skadelige under syntesen og overføres derfor til metan i en metaniseringsprosess. Metanet blir fjernet fra systemet, selv om det ikke virker forstyrrende på selve syntesen.
  4. (D) Avdeling for ammoniakksyntese. Metan som ikke har reagert, tilbakeføres til prosessen.
  5. (E) Lager av flytende ammoniakk.

Flytende ammoniakk brukes i noen kjøleskap på grunn av sin store fordampningsvarme (23,4 kJ/mol ved kokepunktet). Det meste av ammoniakken som produseres brukes til fremstilling av mineralgjødsel (ammoniumsalter og nitrater).

Vannløsninger av ammoniakk reagerer basisk og brukes derfor i enkelte vaskemidler (salmiakkspiritus). Ammoniakk brukes i jordbruket til behandling av halm, se ammoniakkbehandling og ensilering.

Ammoniakk produseres i vesentlig grad (75 % av verdensproduksjonen) etter Haber-Bosch-metoden der nitrogen i luften reagerer med hydrogen etter reaksjonsligningen:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)  ΔH = -92,2 kJ

Fremstillingsmetoden ble opprinnelig utviklet av av Fritz Haber. Fordi reaksjonen skjer under volumkontraksjon og varmeutvikling, blir utbyttet bedre jo høyere trykk og jo lavere temperatur den foregår ved. Vanlig reaksjonstemperatur er ca. 350–600 °C og trykk ca. 150–300 atm.

I dag brukes en jernbasert katalysator for å oppnå tilstrekkelig reaksjonsfart ved denne temperaturen. Etter å ha passert katalysatoren, avkjøles gassblandingen, som da inneholder ca. 17 % ammoniakk, slik at denne går over til væske. Det nitrogenet og hydrogenet som ikke har reagert, føres tilbake i prosessen. Hydrogengassen som brukes i prosessen fremstilles i dag fra naturgass. Tidligere anlegg basert på kull eller elektrolyse av vann er blitt uøkonomiske.

Noe ammoniakk produseres også etter Casale- eller Claude-metoden. Disse er i prinsippet relativt like Haber-Bosch-metoden, men går ved mye høyere trykk, hhv. ca. 850 bar og ca. 1000 bar og ved en temperatur på rundt 500 °C. Casale-metoden er oppkalt etter Dr. Luigi Casale (1882–1927). Den første ammoniakkproduksjonen med Casale-metoden ble startet i 1923 av Asahi i Japan, mens det sveitsiske produksjonsfirmaet Ammonia-Casale (grunnlagt i Lugano 1921) startet ammoniakkproduksjon etter metoden i 1925. Prosessen er senere blitt modifisert flere ganger. Claude-metoden er oppkalt etter den franske oppfinner og kjemiker Georges Claude (1870–1960) som fant opp metoden omkring 1917.

Ammoniakkproduksjonen hos Yara  benytter Haber-Bosch-metoden. Ammoniakken brukes for en stor del i gjødselproduksjonen (ammoniumnitrat og urea). 

Før ble kalk-kvelstoff-metoden etter Adolf Frank og Nicodemus Caro brukt, der kalsiumcyanamid, CaCN2, spaltes av overhetet vanndamp under dannelse av ammoniakk.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.