Amoniak

Vydáno: 06. 09. 2024; Poslední aktualizace: 12. 01. 2025; Autor: Zdeněk Moravec

Amoniak nebo azan (NH3) je jednou z průmyslově nejdůležitějších sloučenin dusíku. Za normálních podmínek je to bezbarvý plyn s charakteristickým, intenzivním zápachem, je silně  toxický. V čistém stavu se musí skladovat podchlazený nebo v tlakových nádobách, vzhledem k jeho teplotě varu (−33,3 °C) je možné ho skladovat i ve skleněných ampulích s ventilem. Běžně dostupný amoniak je vodný roztok amoniaku, jeho maximální koncentrace se pohybuje kolem 31 %.

Molekula amoniaku
Molekula amoniaku má tvar trojboké pyramidy, ten je odvozen z tetraedru, jehož poslední vrchol je obsazen nevazebným elektronovým párem

Průmyslově se vyrábí Haber-Boschovým procesem, vyvinutým v první polovině dvacátého století.[2] Tato výroba je energeticky náročná a amoniak se vyrábí v obrovských množstvích (198 miliónů tun v roce 2012),[6] důsledkem toho je, že výroba amoniaku spotřebuje asi jedno procento energie vyrobené člověkem. Tímto procesem se amoniak vyrábí z prvků, vodík a dusík spolu reagují za tlaku 15-25 MPa a teplotě 400-500 °C. Směs plynů prochází přes  katalyzátor a dochází ke vzniku amoniaku, účinnost procesu je jen kolem 15 %, ale průmyslové reaktory mají mnoho pater a nezreagovaný plyn se regeneruje, tím se dosahuje účinnosti až 97 %. Neustále se hledají nové a úspornější cesty syntézy amoniaku, zatím se v praxi stále využívá jen Haber-Boschův proces.[2] Už byly položeny základy pro mechanochemickou a fotoelektrochemickou výrobu amoniaku.

N2 + 3 H2 → 2 NH3

Haber-Boschův proces můžeme popsat sérií rovnovážných reakcí. Nejprve dochází k adsorpci plynů na katalyzátor, disociaci a poté k vlastní reakci:

  1. N2 (g) ⇌ N2 (ads.)
  2. N2 (ads.) ⇌ 2 N (ads.)
  3. H2 (g) ⇌ H2 (ads.)
  4. H2 (ads.) ⇌ 2 H (ads.)
  5. N (ads.) + 3 H(ads.) ⇌ NH3 (ads.)
  6. NH3 (ads.) ⇌ NH3 (g)

Využití

Amoniak má bohaté využití, je základem pro výrobu hnojiv a mnoha dalších chemikálií. V budoucnu může být i velmi důležitý pro vodíkové hospodářství, je totiž jednou z možností, jak ukládat energii ve formě vodíku.[3,6,7]

Zelený amoniak

V Dánsku v roce 2024 spustili továrnu na výrobu tzv. zeleného amoniaku (NH3). Využívá se stále Haberova-Boschova syntéza, ale energie je získávána z obnovitelných zdrojů, stejně tak vodík, který je připravován elektrolýzou vody.[4,5]

Odkazy

  1. Market Study Ammonia
  2. Ammonia synthesis: the greatest innovation of the 20th century
  3. Review on Ammonia as a Potential Fuel: From Synthesis to Economics
  4. V Dánsku spustili první továrnu na výrobu zeleného amoniaku
  5. World’s first green ammonia plant is now open for business
  6. Scientists fuel sustainable future with catalyst for hydrogen from ammonia
  7. Catalytic ammonia cracking: Future of material chemistry research for sustainable hydrogen energy economy

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.