Αμμωνία ( Ammonia dit )

Αμμωνία (Ammonia)
Η αμμωνία (ΝΗ3) είναι η σπουδαιότερη σταθερή υδρογονούχος ένωση του αζώτου,).
Η αμμωνία είναι η πλέον διαδεδομένη χημική ένωση του αζώτου και βρίσκεται στη φύση σε διάφορες μορφές. Συγχρόνως αποτελεί μια από τις βασικότερες χημικές ουσίες, που παράγεται σε ποσότητες εκατομμυρίων τόνων ετησίως. Είναι η πρώτη σε ποσότητα συνθετική ένωση και αποτελεί την πρώτη ύλη για την παρασκευή πλήθους άλλων αζωτούχων χημικών ενώσεων και κυρίως των λιπασμάτων. Το υδατικό διάλυμα της αμμωνίας είναι ένα από τα κυριότερα χημικά αντιδραστήρια, που θα συναντήσει κάποιος σε κάθε χημικό εργαστήριο.
Σύντομη ιστορική διαδρομή της ανακάλυψης της αμμωνίας
Η αμμωνία ήταν γνωστή από τους αρχαίους Αιγυπτίους, στους Ρωμαίους, στους χυμευτές των Βυζαντίου και στους αλχημιστές του μεσαίωνα, οι οποίοι περιγράψανε την παρασκευή της και τις ιδιότητές της. Την παρασκεύαζαν από τη συνθέρμανση άλατος (NaCl) και ούρων.
Η ονομασία "αμμωνία" προέρχεται από το όνομα του 'Αμμωνος Διός (Amun-Ra, θεός των Αιγυπτίων). Οι Ρωμαίοι αποκαλούσαν τις αποθέσεις χλωριούχου αμμωνίου (ΝΗ4Cl) κοντά στον Ναό του Amun-Ra στην αρχαία Λιβύη sal ammoniacus (άλας του Amun). Κατά πάσα πιθανότητα αυτές οι αποθέσεις προέρχονταν από τα ούρα και τις κοπριές των καμηλών. Με την ονομασία αυτή εμφανίζεται στα γραπτά κείμενα του Πλίνιου (Pliny).

 ammonammon2   
        
Χλωριούχο αμμώνιο (νησιαντήρι) χρησιμοποιούσαν παλιά οι γανωματήδες, ένα επάγγελμα που έχει πλέον εξαφανιστεί.
 



Το χλωριούχο αμμώνιο ήταν γνωστό στους αλχημιστές του Μουσουλμανικού κόσμου ως nushadir κατά τον 8ο αιώνα και αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τον Τζαμπίρ Ιμπν Χαγιάν (Jaber Ibn Hayan, 721(;)-815, Βαγδάτη), γνωστό στους Ευρωπαϊκούς αλχημιστικούς κύκλους ως Geber και ως ο "πρώτος των αλχημιστών". Το άλας αυτό συλλεγόταν από τα ταβάνια των δωματίων, όπου έκαιγαν ως καύσιμο κοπριές καμήλας (το χλωριούχο αμμώνιο εξαχνώνεται εύκολα). Πρέπει να σημειωθεί ότι το χλωριούχο αμμώνιο βρίσκεται και στη φύση και θεωρείται ως ένα σπάνιο ορυκτό. Αποθέσεις του βρίσκονται σε περιοχές κοντά σε ηφαίστεια (κοντά στις ηφαιστειακές φουμαρόλες) και είναι γνωστό ως sal-ammoniac.
Το nushadir είναι γνωστό στα ελληνικά και ως "νησιαντήρι" και το χρησιμοποιούσαν στη δουλειά τους οι παραδοσιακοί "γανωματήδες", "γανωτζήδες" ή "καλατζήδες". Με αυτό καθάριζαν τις επιφάνειες χάλκινων ειδών (χαλκώματα ή "μπακίρια") από οξείδια πριν από το "γάνωμα", δηλαδή πριν επιστρώσουν με κασσίτερο (καλάι) την επιφάνειά τους για προστασία από την οξείδωση, αλλά και για να αποφεύγονται οι δηλητηριάσεις από τον χαλκό. Ενδεικτική αντίδραση (γανώματος): CuO + 2NH4Cl (περίσσεια)  CuCl2 (διαλυτό) + 2ΝΗ3 + Η2Ο. Σήμερα, η διάθεση φθηνών ανοξείδωτων μαγειρικών σκευών ουσιαστικά έχει καταργήσει αυτό το πανάρχαιο επάγγελμα, που ήταν γνωστό ήδη από τους ρωμαϊκούς χρόνους.
    amon3 
Joseph Priestley (1733-1804). Διάσημος άγγλος χημικός γνωστότερος για την ανακάλυψη του οξυγόνου (χωρίς όμως να το αναγνωρίσει ως στοιχείο). Πρώτος απομόνωσε την αμμωνία την οποία ονόμασε "αλκαλικό αέρα". Δεξιά το εργαστήριο του Priestley. Στον πάγκο διακρίνεται το σκεύος όπου απομόνωνε τα διάφορα αέρια (πνευματική σκάφη).
Η αμμωνία στους αλχημιστές του 13ου αιώνα αναφέρεται από τον Albertus Magnus. Κατά τον μεσαίωνα εποχή η αμμωνία, που προερχόταν από την ενζυματική διάσπαση της ουρίας (από ούρα "εθελοντών"), χρησιμοποιούνταν για να μεταβάλει το χρώμα των φυτικών χρωμάτων στα υφάσματα. Τον 15ο αιώνα ο Basilius Valentinus έδειξε ότι η αμμωνία παράγεται εύκολα με την αντίδραση χλωριούχου αμμωνίου και ισχυρών βάσεων.
Ο πρώτος που παρασκεύασε καθαρή αμμωνία σε αέρια μορφή ήταν ο 'Αγγλος Joseph Priestley (1733-1804). Το 1774, ο Priestley συνέλεξε αέρια αμμωνία με θέρμανση του χλωριούχου αμμωνίου με άσβεστο (CaO), στην "πνευματική σκάφη" (pneumatic trough) πάνω από επιφάνεια υδραργύρου. Παρατηρώντας την αλκαλική αντίδραση υδατικού διαλύματος αυτού του αερίου, το ονόμασε αλκαλικό αέρα (alkaline air). Ο Priestley διέσπασε την αμμωνία με σπινθήρες ηλεκτρικού ρεύματος και παρατήρησε ότι σχηματίζεται άζωτο και υδρογόνο, το οποίο καιόμενο σχημάτιζε σταγόνες νερού.
To 1785, o Claude Louis Berthollet (1748-1822) επιβεβαίωσε τη χημική σύσταση της αμμωνίας. Η μέθοδος του Priestley παρασκευής της αμμωνίας με τη αντίδραση χλωριούχου αμμωνίου και άσβεστο χρησιμοποιούνταν για την παρασκευή αμμωνίας σχεδόν μέχρι και τις αρχές του 20ο αιώνα.
Το 1909, πρωτοεφαρμόστηκε η μέθοδος των Haber-Bosch κατά την οποία αμμωνία σχηματίζεται με απ' ευθείας ένωση των συστατικών της σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία και παρουσία διαφόρων καταλυτών. Η μέθοδος αυτή, μετά από πολλές βελτιώσεις και τροποποιήσεις επικράτησε λόγω του χαμηλού κόστους έναντι κάθε άλλης μεθόδου και μείωσε σημαντικά το κόστος της αμμωνίας.
Η μέθοδος των Haber-Bosch αποτέλεσε σημαντική βιομηχανική ανακάλυψη γιατί έτσι έγιναν διαθέσιμες οι τεράστιες ποσότητες αμμωνίας που χρειάζονταν για την παρασκευή αζωτούχων λιπασμάτων και νιτρικού οξέος που είχε ανάγκη η γεωργική παραγωγή. Σήμερα η παραγόμενη αμμωνία με βάση τη μέθοδο των Haber-Bosch ξεπερνά τα 100 εκατομμύρια τόνων και θεωρείται ως η πρώτη σε ποσότητα συνθετική χημική ένωση. Η μεγαλύτερη ποσότητά της αμμωνίας (περίπου το 80%) διοχετεύεται στη βιομηχανία των λιπασμάτων για την παρασκευή αμμωνιακών και νιτρικών αλάτων.
Βιομηχανικές μέθοδοι. Πριν από την έναρξη του 1ου Παγκόσμιου Πολέμου, η αμμωνία λαμβανόταν με ξηρή απόσταξη φυτικών και ζωικών προϊόντων, με αναγωγή του νιτρώδους οξέος και νιτρωδών αλάτων με υδρογόνο, όπως επίσης με διάσπαση αμμωνιακών αλάτων (κυρίως του sal-ammoniac, NH4Cl) με ισχυρές βάσεις ή με άσβεστο. Μια άλλη μέθοδος που αναπτύχθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα και χρησιμοποιήθηκε για μικρό χρονικό διάστημα (μέθοδος Caro - Frank) βασιζόταν στην παρασκευή και στη συνέχεια υδρόλυση του ασβεστοκυαναμιδίου (CaCN2):
CaO + 3 C  CaC2 + CO CaC2 + N2  CaCN2 + C CaCN2 + 3 H2O  CaCO3 + 2 NH3
Το 1905, οι Γερμανοί χημικοί Fritz Haber (1868-1934) and Carl Bosch (1874-1940) ανέπτυξαν μια βιομηχανική μέθοδο παρασκευής αμμωνίας από το ατμοσφαιρικό άζωτο και υδρογόνο, το οποίο σήμερα παράγεται κατά κανόνα από το φυσικό αέριο (αντίδραση μεθανίου με υδρατμούς, αντίδραση γνωστή ως "αναμόρφωση μεθανίου με ατμό", βλ. Χημική ένωση του μήνα: Μεθανόλη), έτσι σήμερα η αμμωνία θεωρείται ως προϊόν που παρασκευάζεται με πρώτη ύλη του φυσικό αέριο.
Η μέθοδος παρασκευής αμμωνίας με δέσμευση του ατμοσφαιρικού αζώτου, γνωστή πλέον ως μέθοδος Haber-Bosch, έπαιξε ακρογωνιαίο ρόλο στην ανάπτυξη της χημικής βιομηχανίας και των λιπασμάτων για τη γεωργία, αλλά και των εκρηκτικών υλών, αφού με οξείδωση της αμμωνίας ήταν πλέον εύκολη η παρασκευή νιτρικού οξέος. Ο Haber τιμήθηκε με το Nobel Χημείας το 1918 και ο Bosch το 1931.
Μέχρι σήμερα δεν έχει βρεθεί αποτελεσματικότερος τρόπος χημικής δέσμευσης και αξιοποίησης του ατμοσφαιρικού αζώτου από τη μέθοδο Haber-Bosch. Πράγματι η μέθοδος αυτή φαίνεται "αξεπέραστη". 'O,τι συνθετικό υλικό περιέχει άζωτο, είτε πρόκειται για κάποιο πολυμερές, είτε οργανικό χρώμα, είτε εκρηκτικό, είτε κάποιο φάρμακο, είτε οτιδήποτε άλλο, είναι σχεδόν βέβαιο ότι το άζωτό του κάποτε βρισκόταν στην ατμόσφαιρα και από εκεί παγιδεύτηκε αρχικά ως αμμωνία με τη μέθοδο των Haber-Bosch.
Η αμμωνία χρησιμοποιείται στην μαγειρική και πολύ περισσότερο στην βιομηχανία των τροφίμων ως διογκδιογκωτικ παράγοντας και ρυθμιστής οξύτητας. Πλέον, την θέση της σε μεγάλο βαθμό έχει πάρει η ανθρακική σόδα.
Εκτύπωση