Interested Article - Сульфат аммония

Сульфа́т аммо́ния ( аммоний серноки́слый , лат. ammonii sulfas ), ( NH ₄ ) ₂ SO ₄ — неорганическое бинарное соединение , аммонийная соль серной кислоты . Это бесцветные прозрачные кристаллы (или белый порошок ) без запаха. Получают сульфат аммония действием серной кислоты на раствор аммиака и обменными реакциями с другими солями . Применяется в качестве удобрения , при производстве вискозы , в пищевой промышленности , при очистке белков в биохимии , в качестве добавки при хлорировании водопроводной воды. Токсичность сульфата аммония очень низкая.

Физические свойства

Чистый сульфат аммония — бесцветные прозрачные кристаллы , в измельчённом виде — белый порошок . Запаха не имеет. Гигроскопичность невысокая.

Образует кристаллы ромбической сингонии , пространственная группа Pnma , параметры ячейки a = 0,7782 нм , b = 0,5993 нм , c = 1,0636 нм , Z = 4 .

Плотность (при 20 °C) — 1,766 г/см ³ .

Растворимость в воде (г/100 мл) :

70,1 (0 °C)
72,7 (10 °C)
75,4 (20 °C)
76,9 (25 °C)
78,1 (30 °C)
81,2 (40 °C)
84,3 (50 °C)
87,4 (60 °C)
94,1 (80 °C)
102 (100 °C).

Растворимость в других растворителях (г/100 г):

муравьиная кислота 95 %: 25,4 (16,5 °C);
ацетон : нерастворим;
этанол : нерастворим;
диэтиловый эфир : нерастворим.

Сульфат аммония с солями некоторых других металлов ( алюминий , железо и прочие) образует двойные соли , например алюмоаммиачные квасцы , соль Мора .

Химические свойства

При нагревании до 147 °С сульфат аммония разлагается на соответствующий гидросульфат NH ₄ HSO ₄ и аммиак по схеме:

{\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}\rightarrow NH_{4}HSO_{4}+NH_{3}\uparrow }}

.

При повышении температуры выше 500 °С гидросульфат аммония кипит с разложением на серный ангидрид , аммиак и воду :

{\mathsf {NH_{4}HSO_{4}\ \xrightarrow {>500^{o}C} \ NH_{3}\uparrow +SO_{3}\uparrow +H_{2}O\uparrow }}

.

Сульфат аммония окисляется до молекулярного азота или оксида азота (I) сильными окислителями , например перманганатом калия , азотистой кислотой , азотной кислотой , нитритами , нитратами и смесью оксида азота (II) и оксида азота (IV) :

${\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+2KMnO_{4}\longrightarrow 2MnO_{2}\downarrow +K_{2}SO_{4}+N_{2}\uparrow +4H_{2}O}}$

${\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+2HNO_{2}\ \xrightarrow {+70^{o}C} 2N_{2}\uparrow +H_{2}SO_{4}+4H_{2}O}}$

${\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+HNO_{2}\ \xrightarrow {+70^{o}C} N_{2}\uparrow +NH_{4}HSO_{4}+2H_{2}O}}$

${\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+NO+NO_{2}\ \xrightarrow {+70^{o}C} 2N_{2}\uparrow +H_{2}SO_{4}+3H_{2}O}}$

${\mathsf {2(NH_{4})_{2}SO_{4}+NO+NO_{2}\ \xrightarrow {+70^{o}C} 2N_{2}\uparrow +2NH_{4}HSO_{4}+3H_{2}O}}$

${\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+HNO_{3}\ \xrightarrow {+190^{o}C,p} N_{2}O\uparrow +NH_{4}HSO_{4}+2H_{2}O}}$

${\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+2NaNO_{2}\ \xrightarrow {+70^{o}C} 2N_{2}\uparrow +Na_{2}SO_{4}+4H_{2}O}}$

${\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+2NaNO_{3}\ \xrightarrow {+190^{o}C} 2N_{2}O\uparrow +Na_{2}SO_{4}+4H_{2}O}}$

Получение

В лаборатории получают действием концентрированной серной кислоты на концентрированный раствор аммиака .

{\mathsf {2NH_{3}+H_{2}SO_{4}\rightarrow (NH_{4})_{2}SO_{4}}}

Эту реакцию, как и все другие реакции взаимодействия аммиака с кислотами , проводят в приборе для получения растворимых веществ в твёрдом виде.

Среди основных способов получения сульфата аммония, которые наиболее часто используются в химической промышленности, имеются следующие: процесс нейтрализации серной кислоты синтетическим аммиаком ; использование аммиака из газа коксовых печей для его химической реакции с серной кислотой ; получение в результате обработки гипса растворами карбоната аммония ; получение при переработке отходов, остающихся после производства капролактама . Вместе с тем имеются и другие способы производства сульфата аммония, например, получение этого вещества из дымовых газов электростанций и сернокислотных заводов. Для этого в горячие газы вводят газообразный аммиак , который связывает имеющиеся в газе окислы серы в различные соли аммония , в том числе и в сульфат аммония.

Очистка

Технический сульфат аммония часто загрязнён сульфатом железа . Избавиться от него простой перекристаллизацией невозможно, поскольку соли железа сокристаллизуются с сульфатом аммония, образуя двойную соль Мора .

Согласно Карякину , для очистки препарата 150 г его растворяют в 260 мл дистиллированной воды , нагревают до кипения , прибавляют 1—2 г пероксодисульфата аммония и кипятят до полного окисления железа (II) в железо (III). Полноту окисления необходимо проверить прибавлением к отфильтрованной пробе раствора гексацианоферрата(III) калия (красной кровяной соли) — синее окрашивание пробы указывает на неполноту окисления железа, в таком случае процесс очистки следует повторить.

После перехода всего железа в трёхвалентное к раствору следует прибавить крепкий раствор аммиака до сильно щелочной реакции и отфильтровать. Полученный раствор упарить до консистенции жидкой кристаллической кашицы и дать охладиться до комнатной температуры . Кристаллы отсосать на воронке Бюхнера и промыть несколько раз дистиллированной водой .

В полученном реактиве может содержаться до 0,2 % сульфата кальция , который отделить никак не удастся.

Применение

Сульфат аммония широко применяется как азотное - серное минеральное удобрение (в РФ — по ГОСТ-9097-82) в легкоусвояемой форме, не содержащей NO ^3- -групп и не едкое, его можно применять в любое время года . Содержит 21 % азота и 24 % серы (учитывается в агрономии как 60% SO ₃ ). Подкисляет почву .

Также используется в производстве вискозного волокна как компонент осадительной ванны.

В биохимии переосаждение сульфатом аммония является общим методом очистки белков .

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E517 .

Сульфат аммония используется в технологии хлорирования воды с аммонизацией — его вводят в обрабатываемую воду за несколько секунд до хлора. С хлором он образует хлорамины , связывая свободный хлор, благодаря чему значительно сокращается образование хлорорганики , вредной для организма человека, сокращается расход хлора, уменьшается коррозия труб водопровода .

Сульфат аммония является компонентом порошковых огнетушителей и огнезащитных средств.

Кроме того, находит применение при получении марганца электролизом , в производстве аммониево-алюминиевых квасцов , корунда . Добавляется к стекольной шихте для улучшения её плавкости. Также раствор сульфата аммония является основным действующим веществом при электроплазменной полировке нержавеющей стали.

Воздействие на человека

Сульфат аммония признаётся безопасным для человека и используется в качестве пищевой добавки в России , Украине и в странах ЕС . Сульфат аммония используется в качестве заменителя соли и носит название пищевой добавки Е517. В пищевой индустрии добавка сульфат аммония выступает в роли улучшителя качества муки и хлебобулочных изделий, увеличивая также их объём, является питанием для дрожжевых культур, применяется как стабилизатор и эмульгатор.

Примечания

↑ Чукуров П. М. Сульфат аммония // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц . — М. : Советская энциклопедия , 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 154. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8 .
Справочник по растворимости. — М. — Л. : ИАН СССР, 1961. — Т. 1.1. — С. 219—220.
Карякин Ю. В. Чистые химические реактивы. Руководство по лабораторному приготовлению неорганических препаратов / Отв. ред. Г. Я. Бахаровский. — 2-е изд. — Л. : Полиграфкнига, 1947. — С. 51—52. — 576 с.