Amonyak

Amonyak ⓘ

İsimler
IUPAC adı Amonyak
Sistematik IUPAC adı Azane
Diğer isimler Hidrojen nitrür R-717, R717 (soğutucu akışkan)
Tanımlayıcılar
CAS Numarası	7664-41-7
3D model (JSmol)	İnteraktif görüntü
3DMet	B00004
Beilstein Referans	3587154
ChEBI	CHEBI:16134
ChEMBL	ChEMBL1160819
ChemSpider	217
EC Numarası	231-635-3
Gmelin Referans	79
KEGG	D02916
MeSH	Amonyak
PubChem CID	222
RTECS numarası	BO0875000
UNII	5138Q19F1X
BM numarası	1005
InChI InChI=1S/H3N/h1H3  Anahtar: QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N  InChI=1/H3N/h1H3 Anahtar: QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYAF
GÜLÜMSEMELER N
Özellikler
Kimyasal formül	NH3
Molar kütle	17.031 g/mol
Görünüş	Renksiz gaz
Koku	güçlü keskin koku
Yoğunluk	0,86 kg/m3 (kaynama noktasında 1,013 bar) 0,769 kg/m3 (STP) 0,73 kg/m3 (15 °C'de 1,013 bar) 33,3 °C'de 681,9 kg/m3 (sıvı) Ayrıca bakınız Amonyak (veri sayfası) 80 °C'de 817 kg/m3 (şeffaf katı)
Erime noktası	-77,73 °C (-107,91 °F; 195,42 K) (6.060 kPa'da üçlü nokta, 195,4 K)
Kaynama noktası	-33,34 °C (-28,01 °F; 239,81 K)
Kritik nokta (T, P)	132,4 °C (405,5 K), 111,3 atm (11.280 kPa)
Suda çözünürlük	47 w/w (0 °C) 31 w/w (25 °C) 18 w/w (50 °C)
Çözünürlük	kloroform, eter, etanol, metanol içinde çözünür
Buhar basıncı	857,3 kPa
Asitlik (pKa)	32,5 (-33 °C), 9,24 (amonyumdan)
Baziklik (pKb)	4.75
Konjugat asit	Amonyum
Konjugat baz	Amid
Manyetik duyarlılık (χ)	-18.0-10-6 cm3/mol
Kırılma indisi (nD)	1.3327
Viskozite	10,07 µPa-s (25 °C) 0,276 mPa-s (-40 °C)
Yapı
Nokta grubu	C3v
Moleküler şekil	Trigonal piramit
Dipol moment	1.42 D
Termokimya
Std molar entropi (So298)	193 J-mol-1-K-1
Std entalpi oluşumu (ΔfH⦵298)	-46 kJ-mol-1
Tehlikeler
GHS etiketlemesi:
Piktogramlar
Sinyal kelimesi	Tehlike
Tehlike bildirimleri	H280, H314, H331, H410
Önlem ifadeleri	P260, P273, P280, P303+P361+P353, P304+P340+P311, P305+P351+P338+P310
NFPA 704 (yangın elması)	3 1 0 COR
Parlama noktası	132 °C (270 °F; 405 K)
Otomatik ateşleme sıcaklık	651 °C (1.204 °F; 924 K)
Patlayıcı limitleri	15,0–33,6%
Öldürücü doz veya konsantrasyon (LD, LC):
LD50 (medyan doz)	0,015 mL/kg (insan, oral)
LC50 (medyan konsantrasyon)	40.300 ppm (sıçan, 10 dakika) 28,595 ppm (sıçan, 20 dakika) 20.300 ppm (sıçan, 40 dakika) 11.590 ppm (sıçan, 1 saat) 7338 ppm (sıçan, 1 saat) 4837 ppm (fare, 1 saat) 9859 ppm (tavşan, 1 saat) 9859 ppm (kedi, 1 saat) 2000 ppm (sıçan, 4 saat) 4230 ppm (fare, 1 saat)
LCLo (yayınlanan en düşük)	5000 ppm (memeli, 5 dakika) 5000 ppm (insan, 5 dakika)
NIOSH (ABD sağlık maruziyet limitleri):
PEL (İzin Verilebilir)	50 ppm (25 ppm ACGIH- TLV; 35 ppm STEL)
REL (Önerilen)	TWA 25 ppm (18 mg/m3) ST 35 ppm (27 mg/m3)
IDLH (Acil tehlike)	300 ppm
Güvenlik bilgi formu (SDS)	ICSC 0414 (susuz)
İlgili bileşikler
Diğer katyonlar	Fosfin Arsine Stibine Bizmutin
İlgili azot hidrürler	Hidrazin Hidrazoik asit
İlgili bileşikler	Amonyum hidroksit
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).  doğrulayın (ne olduğunu  ?) Bilgi kutusu referansları

Amonyak, NH₃ formülüne sahip bir azot ve hidrojen bileşiğidir. Kararlı bir ikili hidrit ve en basit piktojen hidrit olan amonyak, belirgin keskin bir kokuya sahip renksiz bir gazdır. Biyolojik olarak, özellikle suda yaşayan organizmalar arasında yaygın bir azotlu atıktır ve dünyadaki gıda ve gübrelerin yüzde 45'inin öncüsü olarak hizmet ederek karasal organizmaların beslenme ihtiyaçlarına önemli ölçüde katkıda bulunur. Amonyak, doğrudan veya dolaylı olarak, birçok farmasötik ürünün sentezi için bir yapı taşıdır ve birçok ticari temizlik ürününde kullanılır. Esas olarak hem havanın hem de suyun aşağı doğru yer değiştirmesi ile toplanır. ⓘ

Doğada - hem karasal olarak hem de Güneş Sistemi'nin dış gezegenlerinde - yaygın olarak bulunmasına ve geniş kullanım alanına sahip olmasına rağmen, amonyak konsantre halde hem yakıcı hem de tehlikelidir. Birçok ülkede son derece tehlikeli bir madde olarak sınıflandırılır ve önemli miktarlarda üreten, depolayan veya kullanan tesisler tarafından sıkı raporlama gerekliliklerine tabidir. ⓘ

Amonyağın 2018'deki küresel endüstriyel üretimi 175 milyon ton olup, 2013'teki 175 milyon tonluk küresel endüstriyel üretime kıyasla önemli bir değişiklik olmamıştır. Bu rakam 2021 yılında 235 milyon tona ulaşacak ve çok az bir kısmı Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilecektir. Endüstriyel amonyak ya amonyak likörü (genellikle suda %28 amonyak) olarak ya da tank arabalarında veya silindirlerde taşınan basınçlı veya soğutulmuş susuz sıvı amonyak olarak satılmaktadır. ⓘ

NH₃ bir atmosfer basınçta -33.34 °C'de (-28.012 °F) kaynar, bu nedenle sıvı basınç altında veya düşük sıcaklıkta depolanmalıdır. Ev tipi amonyak veya amonyum hidroksit, NH₃'ün sudaki bir çözeltisidir. Bu tür çözeltilerin konsantrasyonu Baumé ölçeği (yoğunluk) birimleriyle ölçülür ve 26 derece Baumé (15,5 °C veya 59,9 °F'de yaklaşık %30 (ağırlıkça) amonyak) tipik yüksek konsantrasyonlu ticari üründür. ⓘ

Etimoloji

Plinius, Doğa Tarihi adlı eserinin XXXI. kitabında, Roma'nın Cyrenaica eyaletinde üretilen hammoniacum adlı bir tuzdan bahseder; bu tuz, yakındaki Jüpiter Amun Tapınağı'na (Yunanca Ἄμμων Ammon) yakınlığı nedeniyle böyle adlandırılmıştır. Ancak Plinius'un tuz için verdiği tanım amonyum klorürün özelliklerine uymamaktadır. Herbert Hoover'ın Georgius Agricola'nın De re metallica adlı eserinin İngilizce çevirisindeki yorumuna göre, bunun yaygın deniz tuzu olması muhtemeldir. Her halükarda, bu tuz sonuçta amonyak ve amonyum bileşiklerine isimlerini vermiştir. ⓘ

İsmin kökeni Eski Mısır'a dayanır. Amon tapınağını ısıtmada kullanılan deve tezeklerinden çıkan gazlardan, tapınağın duvarlarında, tavanında sofra tuzu gibi beyaz kristaller halindeki amonyum klorür yani nişadır birikmiştir. Buna da o dönemde "Amon'un Tuzu" denilmiş. ⓘ

Doğal oluşumu

Amonyak doğada eser miktarda bulunan, azotlu hayvansal ve bitkisel maddelerden üretilen bir kimyasaldır. Amonyak ve amonyum tuzları yağmur suyunda da küçük miktarlarda bulunurken, amonyum klorür (sal amonyak) ve amonyum sülfat volkanik bölgelerde bulunur; Patagonya guanosunda amonyum bikarbonat kristalleri bulunmuştur. Böbrekler fazla asidi nötralize etmek için amonyak salgılar. Amonyum tuzları verimli topraklarda ve deniz suyunda dağılmış olarak bulunur. ⓘ

Amonyak ayrıca Güneş Sistemi boyunca Mars, Jüpiter, Satürn, Uranüs, Neptün ve Plüton'da ve diğer yerlerde bulunur: Plüton gibi daha küçük, buzlu cisimlerde amonyak jeolojik açıdan önemli bir antifriz görevi görebilir, çünkü su ve amonyak karışımı, amonyak konsantrasyonu yeterince yüksekse 173 K (-100 °C; -148 °F) kadar düşük bir erime noktasına sahip olabilir ve böylece bu tür cisimlerin iç okyanusları ve aktif jeolojiyi tek başına suyla mümkün olandan çok daha düşük bir sıcaklıkta tutmasına izin verebilir. Amonyak içeren veya amonyağa benzeyen maddelere amonyaklı denir. ⓘ

Özellikler

Amonyak renksiz bir gazdır ve karakteristik olarak keskin bir kokusu vardır. Havadan daha hafiftir, yoğunluğu havanın 0,589 katıdır. Moleküller arasındaki güçlü hidrojen bağı nedeniyle kolayca sıvılaştırılabilir; sıvı -33,1 °C'de (-27,58 °F) kaynar ve -77,7 °C'de (-107,86 °F) beyaz kristaller halinde donar. ⓘ

Katı

Kristal simetrisi kübik, Pearson sembolü cP16, uzay grubu P2₁3 No.198, örgü sabiti 0,5125 nm'dir.

Sıvı

Sıvı amonyak, 22'lik yüksek ε değerini yansıtan güçlü iyonlaştırıcı güçlere sahiptir. Sıvı amonyak çok yüksek bir standart buharlaşma entalpi değişimine sahiptir (23,35 kJ/mol, bkz. su 40,65 kJ/mol, metan 8,19 kJ/mol, fosfin 14,6 kJ/mol) ve bu nedenle laboratuvarlarda yalıtımsız kaplarda ek soğutma olmadan kullanılabilir. Çözücü olarak sıvı amonyağa bakınız.

Çözücü özellikleri

Amonyak suda kolayca çözünür. Sulu bir çözeltide kaynatılarak dışarı atılabilir. Sulu amonyak çözeltisi baziktir. Sudaki maksimum amonyak konsantrasyonu (doymuş bir çözelti) 0,880 g/cm³ yoğunluğa sahiptir ve genellikle '.880 amonyak' olarak bilinir.

Yanma

Amonyak, %15-25 hava içeren dar yakıt-hava karışımları dışında kolayca yanmaz veya yanmayı sürdürmez. Oksijenle karıştırıldığında soluk sarımsı yeşil bir alevle yanar. Tutuşma, klorun amonyağa geçerek nitrojen ve hidrojen klorür oluşturmasıyla meydana gelir; eğer klor fazla miktarda mevcutsa, yüksek derecede patlayıcı nitrojen triklorür (NCl₃) de oluşur.

Ayrışma

Yüksek sıcaklıkta ve uygun bir katalizör varlığında veya sabit hacimli ve yüksek sıcaklıklı (örneğin 1.100 °C (2.010 °F)) basınçlı bir kapta, amonyak kendisini oluşturan elementlere ayrışır. Amonyağın ayrışması 23 kJ/mol (5,5 kcal/mol) amonyak gerektiren hafif endotermik bir süreçtir ve hidrojen ve nitrojen gazı verir. Amonyak, reaksiyona girmemiş amonyak uzaklaştırılabilirse asit yakıt hücreleri için bir hidrojen kaynağı olarak da kullanılabilir. Rutenyum ve platin katalizörlerinin en aktif olduğu, destekli Ni katalizörlerinin ise daha az aktif olduğu bulunmuştur. ⓘ

Yapı

Amonyak molekülü, değerlik kabuğu elektron çifti itme teorisi (VSEPR teorisi) tarafından öngörüldüğü gibi trigonal piramidal bir şekle sahiptir ve deneysel olarak belirlenen bağ açısı 106,7°'dir. Merkezi azot atomu, her bir hidrojen atomundan gelen ilave bir elektronla birlikte beş dış elektrona sahiptir. Bu da toplam sekiz elektron veya dört yüzlü olarak düzenlenmiş dört elektron çifti verir. Bu elektron çiftlerinden üçü bağ çifti olarak kullanılır ve geriye bir yalnız elektron çifti kalır. Yalnız çift, bağ çiftlerinden daha güçlü bir şekilde itilir, bu nedenle bağ açısı düzenli bir dört yüzlü düzenleme için beklendiği gibi 109,5° değil, 106,8°'dir. Bu şekil moleküle bir dipol moment verir ve onu polar hale getirir. Molekülün polarlığı ve özellikle hidrojen bağları oluşturma yeteneği, amonyağı su ile yüksek oranda karışabilir hale getirir. Yalnız çift, amonyağı bir baz, bir proton alıcısı yapar. Amonyak orta derecede baziktir; 1,0 M sulu çözeltinin pH değeri 11,6'dır ve çözelti nötr olana kadar (pH = 7) böyle bir çözeltiye güçlü bir asit eklenirse, amonyak moleküllerinin %99,4'ü protonlanır. Sıcaklık ve tuzluluk da NH+4 oranını etkiler. Amonyak düzenli bir tetrahedron şeklindedir ve metan ile izoelektroniktir. ⓘ

Amonyak molekülü oda sıcaklığında kolayca nitrojen inversiyonuna uğrar; kuvvetli bir rüzgarda ters dönen bir şemsiye buna benzetilebilir. Bu inversiyon için enerji bariyeri 24,7 kJ/mol'dür ve rezonans frekansı 1,260 cm dalga boyundaki mikrodalga radyasyonuna karşılık gelen 23,79 GHz'dir. Bu frekanstaki soğurma, gözlemlenen ilk mikrodalga spektrumuydu ve ilk maserde kullanıldı. ⓘ

Amfoterisite

Amonyağın en karakteristik özelliklerinden biri bazik olmasıdır. Amonyak zayıf bir baz olarak kabul edilir. Asitlerle birleşerek tuzlar oluşturur; böylece hidroklorik asitle amonyum klorür (sal amonyak); nitrik asitle amonyum nitrat vb. oluşturur. Tamamen kuru amonyak gazı tamamen kuru hidrojen klorür gazı ile birleşmez; reaksiyonun gerçekleşmesi için nem gereklidir. ⓘ

Ortamda nem bulunan havada bir gösteri deneyi olarak, açılmış konsantre amonyak ve hidroklorik asit çözeltileri şişeleri, iki reaktif bulutunun iki şişe arasında buluştuğu yerde tuz aerosolü oluşurken "hiç yoktan" ortaya çıkmış gibi görünen bir amonyum klorür bulutu üretir. ⓘ

NH₃ + HCl → [NH₄]Cl ⓘ

Amonyağın asitler üzerindeki etkisiyle üretilen tuzlar amonyum tuzları olarak bilinir ve hepsi amonyum iyonu (NH+4) içerir. ⓘ

Amonyak zayıf bir baz olarak bilinmesine rağmen, son derece zayıf bir asit olarak da hareket edebilir. Protik bir maddedir ve amid (NH-2 iyonu içeren) oluşturabilir. Örneğin, lityum sıvı amonyak içinde çözünerek mavi bir lityum amid çözeltisi (çözünmüş elektron) verir:

2 Li + 2 NH₃ → 2 LiNH₂ + H_{2 ⓘ}

Kendini ayrıştırma

Su gibi, sıvı amonyak da asit ve baz eşleniklerini oluşturmak üzere moleküler otoiyonizasyona uğrar:

2 NH₃ ⇌ NH+4 + NH-2 ⓘ

Amonyak genellikle zayıf bir baz olarak işlev görür, bu nedenle bir miktar tamponlama kabiliyetine sahiptir. pH'daki değişimler çözeltide daha fazla veya daha az amonyum katyonu (NH+4) ve amid anyonu (NH-2) bulunmasına neden olacaktır. Standart basınç ve sıcaklıkta, K = [NH+4] × [NH-2] = 10-30
. ⓘ

Yanma

Amonyağın azot ve su oluşturmak üzere yanması ekzotermiktir:

4 NH₃ + 3 O₂ → 2 N₂ + 6 H₂O(g), ΔH°r = -1267,20 kJ (veya NH3 molü başına ifade edilirse -₃16,8 kJ/mol) ⓘ

Amonyağın molü başına ve oluşan suyun yoğuşmasıyla ifade edilen standart yanma entalpi değişimi, ΔH°_c, -382,81 kJ/mol'dür. Dinitrojen yanmanın termodinamik ürünüdür: tüm azot oksitler N₂ ve O₂'ye göre kararsızdır, bu da katalitik konvertörün arkasındaki ilkedir. Azot oksitler, nitrik asit üretiminde büyük endüstriyel öneme sahip bir reaksiyon olan uygun katalizörlerin varlığında kinetik ürünler olarak oluşturulabilir:

4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O ⓘ

Sonraki bir reaksiyon NO₂'ye yol açar:

2 NO + O₂ → 2 NO_{2 ⓘ}

Amonyağın havada yanması, nispeten düşük yanma ısısı, düşük laminer yanma hızı, yüksek otomatik tutuşma sıcaklığı, yüksek buharlaşma ısısı ve dar yanıcılık aralığı nedeniyle bir katalizör (platin gazlı bez veya sıcak krom (III) oksit gibi) yokluğunda çok zordur. Bununla birlikte, son çalışmalar amonyağın girdaplı yakıcılar kullanılarak verimli ve kararlı bir şekilde yakılabileceğini göstermiş ve böylece termik enerji üretimi için bir yakıt olarak amonyağa yönelik araştırma ilgisini yeniden canlandırmıştır. Amonyağın kuru havadaki yanıcılık aralığı %15,15-27,35 ve %100 bağıl nemli havadaki yanıcılık aralığı %15,95-26,55'tir. Amonyak yanmasının kinetiğini incelemek için ayrıntılı ve güvenilir bir reaksiyon mekanizması bilgisi gereklidir, ancak bunu elde etmek zor olmuştur. ⓘ

Diğer bileşiklerin oluşumu

Amonyak, üretilen azot içeren bileşiklerin çoğunun doğrudan veya dolaylı öncüsüdür. ⓘ

Organik kimyada amonyak, yer değiştirme reaksiyonlarında bir nükleofil olarak hareket edebilir. Aminler, amonyağın alkil halojenürlerle veya alkollerle reaksiyona girmesiyle oluşabilir. Ortaya çıkan -NH₂ grubu da nükleofiliktir, bu nedenle ikincil ve üçüncül aminler sıklıkla oluşur. Bu tür çoklu ikame istenmediğinde, fazla amonyak bunu en aza indirmeye yardımcı olur. Örneğin, metilamin amonyağın klorometan veya metanol ile reaksiyonu ile hazırlanır. Her iki durumda da dimetilamin ve trimetilamin birlikte üretilir. Etanolamin, etilen oksit ile bir halka açma reaksiyonu ile hazırlanır ve reaksiyonun daha ileri gitmesine izin verildiğinde dietanolamin ve trietanolamin üretir. Amonyağın 2-bromopropanoik asit ile reaksiyonu %70 verimle rasemik alanin hazırlamak için kullanılmıştır. ⓘ

Amidler, amonyağın karboksilik asit türevleri ile reaksiyonu ile hazırlanabilir. Örneğin, amonyak ısıtıldığında formik asit (HCOOH) ile reaksiyona girerek formamid (HCONH₂) verir. Açil klorürler en reaktif olanlardır, ancak oluşan hidrojen klorürü nötralize etmek için amonyağın en az iki kat fazla olması gerekir. Esterler ve anhidritler de amonyak ile reaksiyona girerek amidleri oluşturur. Karboksilik asitlerin amonyum tuzları, termal olarak hassas gruplar bulunmadığı sürece 150-200 °C'ye kadar ısıtılarak amidlere dehidre edilebilir. ⓘ

Amonyaktaki hidrojen sayısız sübstitüent ile yer değiştirmeye yatkındır. Kuru amonyak gazı metalik sodyum ile ısıtıldığında sodamide, NaNH₂ dönüşür. Klor ile monokloramin oluşur. ⓘ

Beş değerlikli amonyak λ⁵-amin veya daha yaygın olarak amonyum hidrit olarak bilinir. Bu kristal katı sadece yüksek basınç altında kararlıdır ve normal koşullarda tekrar üç değerlikli amonyak ve hidrojen gazına ayrışır. Bu madde 1966 yılında olası bir katı roket yakıtı olarak araştırılmıştır. ⓘ

Ligand olarak amonyak

Diamminesilver(I) katyonunun top ve çubuk modeli, [Ag(NH₃)₂]^{+ ⓘ}

Tetraamminediaquacopper(II) katyonunun top ve çubuk modeli, [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]^{2+ ⓘ}

Amonyak, geçiş metal komplekslerinde bir ligand olarak hareket edebilir. Spektrokimyasal serinin ortasında yer alan saf bir σ-donörüdür ve ara sert-yumuşak davranış gösterir (ayrıca ECW modeline bakınız). Diğer Lewis bazlarına kıyasla bir dizi asite karşı göreceli donör gücü C-B grafikleri ile gösterilebilir. Tarihsel nedenlerden dolayı amonyak, koordinasyon bileşiklerinin isimlendirilmesinde ammin olarak adlandırılır. Bazı önemli ammin kompleksleri arasında bakır(II) tuzları çözeltisine amonyak eklenerek oluşturulan koyu mavi bir kompleks olan tetraamminediaquacopper(II) ([Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺) bulunur. Tetraamminediaquacopper(II) hidroksit Schweizer reaktifi olarak bilinir ve selülozu çözme konusunda dikkate değer bir yeteneğe sahiptir. Diamminesilver(I) ([Ag(NH₃)₂]⁺) Tollens reaktifindeki aktif türdür. Bu kompleksin oluşumu farklı gümüş halojenürlerin çökeltilerini ayırt etmeye de yardımcı olabilir: gümüş klorür (AgCl) seyreltik (2 M) amonyak çözeltisinde çözünür, gümüş bromür (AgBr) sadece konsantre amonyak çözeltisinde çözünür, gümüş iyodür (AgI) ise sulu amonyakta çözünmez. ⓘ

Krom(III)'ün ammin kompleksleri 19. yüzyılın sonlarında biliniyordu ve Alfred Werner'in koordinasyon bileşiklerinin yapısına ilişkin devrim niteliğindeki teorisinin temelini oluşturuyordu. Werner, [CrCl₃(NH₃)₃] kompleksinin sadece iki izomerinin (fac- ve mer-) oluşabileceğini belirtmiş ve ligandların metal iyonunun etrafında bir oktahedronun köşelerinde düzenlenmesi gerektiği sonucuna varmıştır. Bu öneri o zamandan beri X-ışını kristalografisi ile doğrulanmıştır. ⓘ

Bir metal iyonuna bağlı bir ammin ligandı, serbest bir amonyak molekülünden belirgin şekilde daha asidiktir, ancak sulu çözeltide deprotonasyon hala nadirdir. Bir örnek, ortaya çıkan amidomerkür (II) bileşiğinin oldukça çözünmez olduğu Calomel reaksiyonudur. ⓘ

HgCl₂ + 2 NH₃ → HgCl(NH₂) + [NH₄]Cl ⓘ

Amonyak, I₂, fenol ve Al(CH₃)₃ gibi çeşitli Lewis asitleri ile 1:1 eklentiler oluşturur. Amonyak sert bir bazdır (HSAB teorisi) ve E & C parametreleri E_B = 2.31 ve C_B = 2.04'tür. Diğer Lewis bazlarına kıyasla bir dizi asite karşı göreceli donör gücü C-B grafikleri ile gösterilebilir. ⓘ

Tespit ve tayin

Çözelti içinde amonyak

Amonyak ve amonyum tuzları, en ufak bir amonyak veya amonyum tuzu izi varlığında belirgin bir sarı renk veren Nessler çözeltisinin eklenmesiyle çok küçük izler halinde kolayca tespit edilebilir. Amonyum tuzlarındaki amonyak miktarı, tuzların sodyum (NaOH) veya potasyum hidroksit (KOH) ile damıtılması, ortaya çıkan amonyağın bilinen hacimde standart sülfürik asit içinde emilmesi ve asit fazlasının hacimsel olarak belirlenmesi yoluyla niceliksel olarak tahmin edilebilir; veya amonyak hidroklorik asit içinde emilebilir ve oluşan amonyum klorür amonyum hekzakloroplatinat, [NH₄]₂[PtCl₆] olarak çöktürülebilir. ⓘ

Gaz halindeki amonyak

Sülfür çubukları endüstriyel amonyak soğutma sistemlerindeki küçük sızıntıları tespit etmek için yakılır. Daha büyük miktarlar, tuzların kostik bir alkali veya sönmemiş kireç ile ısıtılmasıyla tespit edilebilir, bu durumda karakteristik amonyak kokusu hemen ortaya çıkacaktır. Amonyak tahriş edicidir ve tahriş konsantrasyonla birlikte artar; izin verilen maruz kalma sınırı 25 ppm'dir ve 500 ppm'in üzerinde öldürücüdür. Daha yüksek konsantrasyonlar geleneksel dedektörler tarafından zor algılanır, dedektör tipi gerekli hassasiyete göre seçilir (örneğin yarı iletken, katalitik, elektrokimyasal). Holografik sensörler hacim olarak %12,5'e kadar olan konsantrasyonları tespit etmek için önerilmiştir. ⓘ

Amonyak azotu (NH3-N)

Amonyak azotu (NH₃-N), doğal olarak amonyaktan türetilen ve organik işlemlerle amonyağa geri dönen amonyum iyonlarının su veya atık sıvılardaki miktarını test etmek için yaygın olarak kullanılan bir ölçüdür. Esas olarak atık arıtma ve su arıtma sistemlerindeki değerleri ölçmek için kullanılan bir ölçüdür ve aynı zamanda doğal ve insan yapımı su rezervlerinin sağlığının bir ölçüsüdür. mg/L (litre başına miligram) birimleriyle ölçülür. ⓘ

Tarihçe

Cabir ibn Hayyan ⓘ

Bu yüksek basınçlı reaktör 1921 yılında BASF tarafından Ludwigshafen'de inşa edilmiş ve Almanya'daki Karlsruhe Üniversitesi tesislerinde yeniden kurulmuştur. ⓘ

Antik Yunan tarihçisi Herodot, Libya'da "Ammonlular" olarak adlandırılan bir halkın yaşadığı bir bölgede (şimdi: tuz göllerinin hala var olduğu kuzeybatı Mısır'daki Siwa vahası) tuz çıkıntıları olduğundan bahsetmiştir. Yunan coğrafyacı Strabo da bu bölgedeki tuzdan bahsetmiştir. Ancak antik yazarlar Dioscorides, Apicius, Arrian, Synesius ve Amida'lı Aëtius bu tuzu yemek pişirmek için kullanılabilen ve esasen kaya tuzu olan berrak kristaller şeklinde tanımlamışlardır. Hammoniacus sal, Pliny'nin yazılarında geçmektedir, ancak bu terimin daha modern olan sal ammoniac (amonyum klorür) ile aynı olup olmadığı bilinmemektedir. ⓘ

İdrarın bakteriler tarafından fermantasyonu bir amonyak çözeltisi üretir; bu nedenle fermente idrar Klasik Antik Çağ'da kumaş ve giysileri yıkamak, tabaklamaya hazırlık olarak derilerdeki tüyleri almak, kumaş boyamada mordan görevi görmek ve demirdeki pası gidermek için kullanılmıştır. Ayrıca eski diş hekimleri tarafından dişleri yıkamak için de kullanılmıştır. ⓘ

Sal amonyak (نشادر, nushadir) formundaki amonyak Müslüman simyacılar için önemliydi. Muhtemelen 9. yüzyılda yazılan ve Cābir ibn Hayyān'a atfedilen Taşlar Kitabı'nda bahsedilmiştir. Albertus Magnus tarafından bahsedilen 13. yüzyılın Avrupalı simyacıları için de önemliydi. Ayrıca Orta Çağ'da boyacılar tarafından bitkisel boyaların rengini değiştirmek için fermente idrar şeklinde kullanılmıştır. 15. yüzyılda Basilius Valentinus, alkalilerin sal amonyak üzerindeki etkisiyle amonyak elde edilebileceğini göstermiştir. Daha sonraki bir dönemde, sal amonyak öküzlerin toynak ve boynuzlarının damıtılması ve elde edilen karbonatın hidroklorik asitle nötralize edilmesiyle elde edildiğinde, amonyağa "hartshorn ruhu" adı verilmiştir. ⓘ

Gaz halindeki amonyak ilk olarak 1756 yılında Joseph Black tarafından sal amonyak (amonyum klorür) ile kalsine magnezyum (magnezyum oksit) reaksiyona sokularak izole edilmiştir. Peter Woulfe tarafından 1767 yılında, Carl Wilhelm Scheele tarafından 1770 yılında ve Joseph Priestley tarafından 1773 yılında tekrar izole edilmiş ve "alkali hava" olarak adlandırılmıştır. On bir yıl sonra 1785'te Claude Louis Berthollet bileşimini tespit etti. ⓘ

Havadaki azottan amonyak üretmek için Haber-Bosch süreci 1909 yılında Fritz Haber ve Carl Bosch tarafından geliştirilmiş ve 1910 yılında patenti alınmıştır. İlk olarak I. Dünya Savaşı sırasında, Şili'den nitrat tedarikini kesen müttefik ablukasını takiben Almanya'da endüstriyel ölçekte kullanıldı. Amonyak, savaş çabalarını sürdürmek için patlayıcı üretmek için kullanıldı. ⓘ

Doğal gazın bulunmasından önce, amonyak üretiminin öncüsü olan hidrojen, suyun elektrolizi yoluyla veya kloralkali prosesi kullanılarak üretiliyordu. ⓘ

Çelik endüstrisinin 20. yüzyılda ortaya çıkmasıyla birlikte amonyak koklaşabilir kömür üretiminin bir yan ürünü haline geldi. ⓘ

Uygulamalar

Çözücü

Sıvı amonyak en iyi bilinen ve üzerinde en çok çalışılan sulu olmayan iyonlaştırıcı çözücüdür. En göze çarpan özelliği, alkali metalleri çözerek çözünmüş elektronlar içeren oldukça renkli, elektriksel olarak iletken çözeltiler oluşturma yeteneğidir. Bu dikkat çekici çözeltilerin yanı sıra, sıvı amonyaktaki kimyanın çoğu, sulu çözeltilerdeki ilgili reaksiyonlara benzetilerek sınıflandırılabilir. NH₃'ün fiziksel özelliklerinin su ile karşılaştırılması NH₃'ün daha düşük erime noktası, kaynama noktası, yoğunluk, viskozite, dielektrik sabiti ve elektrik iletkenliğine sahip olduğunu göstermektedir; bunun nedeni en azından kısmen NH₃'teki hidrojen bağının daha zayıf olması ve her NH₃ molekülünün her H₂O molekülü için iki elektrona kıyasla yalnızca bir yalnız elektron çiftine sahip olması nedeniyle bu tür bağların çapraz bağlı ağlar oluşturamamasıdır. Sıvı NH₃'ün -50 °C'deki iyonik kendi kendine ayrışma sabiti yaklaşık 10-33'tür. ⓘ

Susuz Amonyak taşıyan bir tren. ⓘ

Tuzların çözünürlüğü

	Çözünürlük (100 g sıvı NH3 başına g tuz) ⓘ
Amonyum asetat	253.2
Amonyum nitrat	389.6
Lityum nitrat	243.7
Sodyum nitrat	97.6
Potasyum nitrat	10.4
Sodyum florür	0.35
Sodyum klorür	157.0
Sodyum bromür	138.0
Sodyum iyodür	161.9
Sodyum tiyosiyanat	205.5

Sıvı amonyak, sudan daha az olmakla birlikte iyonlaştırıcı bir çözücüdür ve birçok nitrat, nitrit, siyanür, tiyosiyanat, metal siklopentadienil kompleksleri ve metal bis(trimetilsilil)amidler dahil olmak üzere bir dizi iyonik bileşiği çözer. Amonyum tuzlarının çoğu çözünür ve sıvı amonyak çözeltilerinde asit gibi davranır. Halojenür tuzlarının çözünürlüğü florürden iyodüre doğru artar. Doymuş bir amonyum nitrat çözeltisi (Divers çözeltisi, adını Edward Divers'tan alır) her mol amonyak başına 0,83 mol çözünen madde içerir ve 25 °C'de (77 °F) bile 1 bar'dan daha az buhar basıncına sahiptir. ⓘ

Metal çözeltileri

Sıvı amonyak tüm alkali metalleri ve Ca, Sr, Ba, Eu ve Yb gibi diğer elektropozitif metalleri (ayrıca elektrolitik bir işlem kullanarak Mg) çözecektir. Düşük konsantrasyonlarda (<0,06 mol/L) koyu mavi çözeltiler oluşur: bunlar metal katyonları ve çözünmüş elektronlar, amonyak moleküllerinden oluşan bir kafesle çevrili serbest elektronlar içerir. ⓘ

Bu çözeltiler güçlü indirgeyici maddeler olarak çok kullanışlıdır. Daha yüksek konsantrasyonlarda, çözeltiler metalik görünümde ve elektrik iletkenliğindedir. Düşük sıcaklıklarda, iki tür çözelti birbirine karışmayan fazlar olarak bir arada bulunabilir. ⓘ

Sıvı amonyağın redoks özellikleri

	E° (V, amonyak)	E° (V, su) ⓘ
Li+ + e- ⇌ Li	−2.24	−3.04
K+ + e- ⇌ K	−1.98	−2.93
Na+ + e- ⇌ Na	−1.85	−2.71
Zn2+ + 2 e- ⇌ Zn	−0.53	−0.76
2 NH+4 + 2 e- ⇌ H2 + 2 NH3	0.00	—
Cu2+ + 2 e- ⇌ Cu	+0.43	+0.34
Ag+ + e- ⇌ Ag	+0.83	+0.80

Sıvı amonyak çözeltilerinin termodinamik kararlılık aralığı çok dardır, çünkü dinitrojene oksidasyon potansiyeli, E° (N₂ + 6 NH+4 + 6 e- ⇌ 8 NH₃), sadece +0,04 V'tur. Pratikte, hem dinitrojene oksidasyon hem de dihidrojene indirgeme yavaştır. Bu durum özellikle indirgeyici çözeltiler için geçerlidir: yukarıda bahsedilen alkali metallerin çözeltileri birkaç gün boyunca kararlıdır, metal amid ve dihidrojene yavaşça ayrışır. Sıvı amonyak çözeltilerini içeren çoğu çalışma indirgeyici koşullarda yapılır; sıvı amonyağın oksidasyonu genellikle yavaş olsa da, özellikle olası katalizörler olarak geçiş metal iyonları mevcutsa, patlama riski hala vardır.

Sıvı amonyak şişesi ⓘ

Gübre

ABD'de 2019 yılı itibariyle amonyağın yaklaşık %88'i tuzları, çözeltileri veya susuz olarak gübre olarak kullanılmıştır. Toprağa uygulandığında, mısır ve buğday gibi mahsullerin veriminin artmasına yardımcı olur. ABD'de uygulanan tarımsal azotun %30'u susuz amonyak formundadır ve dünya çapında her yıl 110 milyon ton uygulanmaktadır. ⓘ

Azotlu bileşiklerin öncüsü

Amonyak doğrudan veya dolaylı olarak azot içeren bileşiklerin çoğunun öncüsüdür. Neredeyse tüm sentetik azot bileşikleri amonyaktan türetilir. Önemli bir türevi nitrik asittir. Bu anahtar madde, amonyağın 700-850 °C (1,292-1,562 °F), ≈9 atm'de platin katalizör üzerinde hava ile oksidasyonu ile Ostwald prosesi yoluyla üretilir. Nitrik oksit bu dönüşümde bir ara üründür:

NH₃ + 2 O₂ → HNO₃ + H₂O

Nitrik asit gübre, patlayıcı ve birçok organonitrojen bileşiğinin üretiminde kullanılır. ⓘ

Amonyak ayrıca aşağıdaki bileşiklerin yapımında da kullanılır:

• Hidrazin, Olin Raschig prosesinde ve peroksit prosesinde
• BMA prosesinde ve Andrussow prosesinde hidrojen siyanür
• Raschig prosesinde hidroksilamin ve amonyum karbonat
• Fenol, Raschig-Hooker prosesinde
• Üre, Bosch-Meiser üre prosesinde ve Wöhler sentezinde
• Amino asitler, Strecker amino asit sentezi kullanılarak
• Akrilonitril, Sohio prosesinde ⓘ

Amonyak ayrıca özel olarak adlandırılmayan reaksiyonlarda bileşik yapmak için de kullanılabilir. Bu tür bileşiklere örnek olarak amonyum perklorat, amonyum nitrat, formamid, dinitrojen tetroksit, alprazolam, etanolamin, etil karbamat, hekzametilentetramin ve amonyum bikarbonat verilebilir. ⓘ

Temizleyici madde

Ev tipi amonyak ⓘ

Ev tipi "amonyak" (yanlış olarak amonyum hidroksit olarak da adlandırılır) NH₃'ün sudaki bir çözeltisidir ve birçok yüzey için genel amaçlı bir temizleyici olarak kullanılır. Amonyak nispeten iz bırakmayan bir parlaklık sağladığından, en yaygın kullanım alanlarından biri cam, porselen ve paslanmaz çeliği temizlemektir. Ayrıca fırınları temizlemek ve pişmiş kirleri gevşetmek için eşyaları ıslatmak için de sıklıkla kullanılır. Ev tipi amonyağın ağırlıkça konsantrasyonu %5 ila %10 amonyak arasında değişmektedir. Amerika Birleşik Devletleri temizlik ürünleri üreticilerinin, kullanılan konsantrasyonu listeleyen ürünün malzeme güvenlik veri sayfasını sağlamaları gerekmektedir. ⓘ

Amonyak çözeltileri (ağırlıkça %5-10) ev temizleyicisi olarak, özellikle cam için kullanılır. Bu çözeltiler gözleri ve mukoza zarlarını (solunum ve sindirim yolları) ve daha az ölçüde cildi tahriş eder. Uzmanlar, zehirli gaz tehlikesi nedeniyle bu maddenin çamaşır suyu içeren herhangi bir sıvıya karıştırılmamasına dikkat edilmesini tavsiye etmektedir. Klor içeren ürünlerle veya ev tipi çamaşır suyu gibi güçlü oksidanlarla karıştırılması kloramin üretebilir. ⓘ

Uzmanlar ayrıca, ekranın parlama ve parmak izi önleyici kaplamalarına zarar verme riski nedeniyle araç dokunmatik ekranlarında amonyak bazlı temizleyiciler (cam veya pencere temizleyicileri gibi) kullanılmaması konusunda uyarıyor. ⓘ

Fermantasyon

Fermantasyon endüstrisinde mikroorganizmalar için azot kaynağı olarak ve fermantasyon sırasında pH'ı ayarlamak için %16 ila %25 arasında değişen amonyak çözeltileri kullanılır. ⓘ

Gıda ürünleri için antimikrobiyal madde

1895 gibi erken bir tarihte, amonyağın "güçlü bir antiseptik olduğu ... sığır çayını (et suyu) korumak için litre başına 1,4 gram gerektiği" biliniyordu. Bir çalışmada, susuz amonyak 3 tür hayvan yemindeki zoonotik bakterilerin %99,999'unu yok etmiş, ancak silajı yok etmemiştir. Susuz amonyak şu anda sığır etinin mikrobiyal kontaminasyonunu azaltmak veya ortadan kaldırmak için ticari olarak kullanılmaktadır. Sığır eti endüstrisinde yağsız ince dokulu sığır eti (halk arasında "pembe balçık" olarak bilinir), yağlı sığır kırpıntılarından (yaklaşık %50-70 yağ) ısı ve santrifüj kullanılarak yağın çıkarılması ve ardından E. coli'yi öldürmek için amonyakla muamele edilmesiyle yapılır. İşlemin E. coli'yi tespit edilemeyecek seviyelere düşürdüğünü ortaya koyan bir çalışmaya dayanarak ABD Tarım Bakanlığı tarafından etkili ve güvenli kabul edilmiştir. Süreçle ilgili güvenlik endişelerinin yanı sıra amonyakla muamele edilmiş sığır etinin tadı ve kokusuyla ilgili tüketici şikayetleri de olmuştur. ⓘ

Diğer

Yakıt

Alfred Waud tarafından 1871 yılında çizilen New Orleans'taki Amonyaklı Gaz Motorlu Tramvay. ⓘ

X-15 uçağı, roket motorunun bir bileşen yakıtı olarak amonyak kullanmıştır ⓘ

Sıvı amonyağın ham enerji yoğunluğu 11,5 MJ/L olup, bu değer dizelin yaklaşık üçte biri kadardır. Amonyağı hidrojen yakıt hücrelerine güç sağlamak için kullanılabileceği hidrojene geri dönüştürme fırsatı vardır veya sera gazı yaymayan verimli güç kaynakları sağlamak için doğrudan yüksek sıcaklıklı katı oksit doğrudan amonyak yakıt hücrelerinde kullanılabilir. ⓘ

Amonyağın sodyum amid prosesi yoluyla hidrojene dönüştürülmesi, ya yanma için ya da proton değişim membranlı yakıt hücresi için yakıt olarak mümkündür. Bir başka yöntem de katı katalizörler kullanılarak amonyağın katalitik ayrıştırılmasıdır. Hidrojene dönüştürme, basınç altında gaz halindeki hidrojen için ≈%5'e kıyasla yaklaşık ağırlıkça %18 oranında hidrojen depolanmasına olanak sağlayacaktır. ⓘ

Amonyağı çalışma sıvısı olarak kullanan amonyak motorları veya amonyak motorları önerilmiş ve zaman zaman kullanılmıştır. Prensip olarak ateşsiz lokomotifte kullanılana benzer, ancak çalışma sıvısı olarak buhar veya basınçlı hava yerine amonyak kullanılır. Amonyak motorları 19. yüzyılda İngiltere'de Goldsworthy Gurney ve 1870'ler ve 1880'lerde New Orleans'ta St. Charles Avenue Tramvay hattı tarafından deneysel olarak kullanılmış ve İkinci Dünya Savaşı sırasında amonyak Belçika'da otobüslere güç sağlamak için kullanılmıştır. ⓘ

Amonyak bazen içten yanmalı motorlar için fosil yakıta pratik bir alternatif olarak önerilmektedir. ⓘ

Yüksek oktan derecesi 120 ve düşük alev sıcaklığı, yüksek NOx üretimi cezası olmadan yüksek sıkıştırma oranlarının kullanılmasına izin verir. Amonyak karbon içermediğinden, yanması karbon dioksit, karbon monoksit, hidrokarbonlar veya kurum üretemez. ⓘ

Amonyak üretimi şu anda küresel CO₂ emisyonlarının %1,8'ini oluşturmaktadır. "Yeşil amonyak" yeşil hidrojen (elektroliz yoluyla üretilen hidrojen) kullanılarak üretilen amonyaktır; "mavi amonyak" ise mavi hidrojen (karbondioksitin yakalanıp depolandığı buharlı metan reformu yoluyla üretilen hidrojen) kullanılarak üretilen amonyaktır. ⓘ

Ancak amonyak, çok dar yanıcılık aralığı nedeniyle mevcut Otto çevrimli motorlarda kolaylıkla kullanılamaz ve yaygın otomobil kullanımının önünde başka engeller de vardır. Ham amonyak tedariki açısından, üretim seviyelerini artırmak için tesisler inşa edilmesi gerekecek ve bu da önemli sermaye ve enerji kaynakları gerektirecektir. En çok üretilen ikinci kimyasal olmasına rağmen (sülfürik asitten sonra), amonyak üretiminin ölçeği dünya petrol kullanımının küçük bir kısmıdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının yanı sıra kömür veya nükleer enerjiden de üretilebilir. Norveç'in Telemark kentindeki 60 MW'lık Rjukan barajı 1913'ten itibaren uzun yıllar boyunca amonyak üreterek Avrupa'nın büyük bir kısmına gübre sağlamıştır. ⓘ

Buna rağmen çeşitli testler yapılmıştır. 1981 yılında Kanadalı bir şirket 1981 model bir Chevrolet Impala'yı yakıt olarak amonyak kullanarak çalışacak şekilde dönüştürdü. 2007 yılında, amonyakla çalışan bir Michigan Üniversitesi pikabı, bir gösterinin parçası olarak Detroit'ten San Francisco'ya gitmiş ve Wyoming'de sadece bir kez yakıt ikmali yapmıştır. ⓘ

Yakıt olarak hidrojenle karşılaştırıldığında amonyak çok daha enerji verimlidir ve sıkıştırılmış ya da kriyojenik bir sıvı olarak tutulması gereken hidrojene göre çok daha düşük bir maliyetle üretilebilir, depolanabilir ve teslim edilebilir. ⓘ

Roket motorları da amonyakla beslenmiştir. X-15 hipersonik araştırma uçağına güç veren Reaction Motors XLR99 roket motorunda sıvı amonyak kullanılmıştır. Diğer yakıtlar kadar güçlü olmasa da, yeniden kullanılabilir roket motorunda is bırakmıyordu ve yoğunluğu, uçağın tasarımını basitleştiren oksitleyici sıvı oksijenin yoğunluğuyla yaklaşık olarak eşleşiyordu. ⓘ

Ağustos 2018'in başlarında, Avustralya'nın Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Örgütü'nden (CSIRO) bilim insanları, amonyaktan hidrojeni serbest bırakmak ve bunu otomobiller için bir yakıt olarak ultra yüksek saflıkta hasat etmek için bir süreç geliştirmeyi başardıklarını duyurdular. Bu işlem için özel bir membran kullanılıyor. Hyundai Nexo ve Toyota Mirai olmak üzere iki gösteri yakıt hücreli araç bu teknolojiye sahiptir. ⓘ

Suudi Arabistan 2020 yılında Japonya'ya yakıt olarak kullanılmak üzere kırk metrik ton sıvı "mavi amonyak" gönderdi. Petrokimya endüstrileri tarafından bir yan ürün olarak üretilmiştir ve sera gazı yaymadan yakılabilir. Hacim olarak enerji yoğunluğu sıvı hidrojenin neredeyse iki katıdır. Tamamen yenilenebilir kaynaklarla yeşil amonyak üretme süreci ölçeklendirilebilirse, iklim değişikliğinin önlenmesinde büyük bir fark yaratabilir. ACWA Power şirketi ve Neom şehri 2020 yılında yeşil bir hidrojen ve amonyak tesisinin inşa edileceğini duyurdu. ⓘ

Yeşil amonyak, geleceğin konteyner gemileri için potansiyel bir yakıt olarak değerlendiriliyor. DSME ve MAN Energy Solutions şirketleri 2020 yılında amonyak bazlı bir gemi inşa edeceklerini duyururken, DSME bunu 2025 yılına kadar ticarileştirmeyi planlıyor. Amonyağın uçak jet motorları için potansiyel bir alternatif yakıt olarak kullanımı da araştırılmaktadır. ⓘ

Japonya, yerel ve diğer Asya kamu kuruluşlarının karbon nötrlüğüne geçişlerini hızlandırmalarına yardımcı olma çabalarının bir parçası olarak, elektrik üretiminde amonyak kullanımını artırabilecek amonyak ortak ateşleme teknolojisini geliştirmeye yönelik bir plan ortaya koymayı hedefliyor. Ekim 2021'de ilk Uluslararası Yakıt Amonyak Konferansı (ICFA2021) düzenlendi. ⓘ

Haziran 2022'de IHI Corporation, 2.000 kilovat sınıfı bir gaz türbininde sıvı amonyağın yanması sırasında sera gazlarını %99'un üzerinde azaltmayı başararak gerçek anlamda CO₂'siz enerji üretimine ulaştı. Temmuz 2022'de Japonya, ABD, Avustralya ve Hindistan'dan oluşan dörtlü ülke, güvenlik grubunun ilk enerji toplantısında yakıt olarak temiz yanan hidrojen ve amonyak için teknolojik gelişimi teşvik etmeyi kabul etti. ⓘ

Gaz emisyonlarının iyileştirilmesi

Amonyak, fosil yakıtların yanmasından kaynaklanan SO₂'yi temizlemek için kullanılır ve elde edilen ürün gübre olarak kullanılmak üzere amonyum sülfata dönüştürülür. Amonyak, dizel motorlardan yayılan azot oksit (NO_x) kirleticilerini nötralize eder. SCR (seçici katalitik indirgeme) adı verilen bu teknoloji vanadyum bazlı bir katalizöre dayanır. ⓘ

Amonyak, gaz halindeki fosgen sızıntılarını azaltmak için kullanılabilir. ⓘ

Hidrojen taşıyıcı olarak

Ortam sıcaklığında kendi buhar basıncı altında sıvı olması ve yüksek hacimsel ve gravimetrik enerji yoğunluğuna sahip olması gibi özellikleri nedeniyle amonyak, hidrojen için uygun bir taşıyıcı olarak kabul edilir ve sıvı hidrojenin doğrudan taşınmasından daha ucuz olabilir. ⓘ

Soğutma - R717

Amonyak buharlaşma özelliği nedeniyle kullanışlı bir soğutucu akışkandır. Kloroflorokarbonların (Freonlar) yaygınlaşmasından önce yaygın olarak kullanılmaktaydı. Susuz amonyak, yüksek enerji verimliliği ve düşük maliyeti nedeniyle endüstriyel soğutma uygulamalarında ve hokey pistlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Zehirli olması ve korozyona dayanıklı bileşenler gerektirmesi gibi dezavantajları evsel ve küçük ölçekli kullanımını kısıtlamaktadır. Modern buhar sıkıştırmalı soğutmada kullanılmasının yanı sıra, absorpsiyonlu buzdolaplarında hidrojen ve su ile birlikte bir karışım halinde kullanılmaktadır. Jeotermal enerji santralleri için önemi giderek artan Kalina çevrimi, amonyak-su karışımının geniş kaynama aralığına bağlıdır. Amonyak soğutma sıvısı ayrıca Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki S1 radyatöründe, iç sıcaklığı düzenlemek ve sıcaklığa bağlı deneyleri mümkün kılmak için kullanılan iki döngüde kullanılmaktadır. ⓘ

Amonyağın soğutucu akışkan olarak potansiyel önemi, havalandırılan CFC ve HFC'lerin son derece güçlü ve kararlı sera gazları olduğunun keşfedilmesiyle artmıştır. ⓘ

Uyarıcı

Susuz amonyak tankı üzerindeki meth karşıtı işaret, Otley, Iowa. Susuz amonyak yaygın bir çiftlik gübresidir ve aynı zamanda metamfetamin yapımında kritik bir bileşendir. 2005 yılında Iowa, suçluların tanklara girmesini önlemek için binlerce kilit dağıtmak üzere hibe para kullandı. ⓘ

Amonyak, kokulu tuzlar tarafından salınan buhar olarak, solunum uyarıcı olarak önemli bir kullanım alanı bulmuştur. Amonyak, Birch indirgemesi yoluyla yasadışı metamfetamin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Metamfetamin yapımında kullanılan Birch yöntemi tehlikelidir çünkü alkali metal ve sıvı amonyağın her ikisi de aşırı reaktiftir ve sıvı amonyağın sıcaklığı, reaktanlar eklendiğinde patlayıcı kaynamaya yatkın hale getirir. ⓘ

Tekstil

Sıvı amonyak, alkaliler kullanılarak merserizasyon gibi özellikler kazandırılarak pamuklu malzemelerin işlenmesinde kullanılır. Özellikle yünün ön yıkamasında kullanılır. ⓘ

Kaldırma gazı

Standart sıcaklık ve basınçta amonyak atmosferden daha az yoğundur ve hidrojen veya helyumun kaldırma gücünün yaklaşık %45-48'ine sahiptir. Amonyak bazen kaldırma gazı olarak balonları doldurmak için kullanılmıştır. Nispeten yüksek kaynama noktası nedeniyle (helyum ve hidrojene kıyasla), amonyak potansiyel olarak soğutulabilir ve kaldırma gücünü azaltmak ve balast eklemek için bir hava gemisinde sıvılaştırılabilir (ve kaldırma gücü eklemek ve balastı azaltmak için bir gaza geri döndürülebilir). ⓘ

Dumanlama

Amonyak, Arts & Crafts ve Mission tarzı mobilyalarda çeyrek kesilmiş beyaz meşeyi koyulaştırmak için kullanılmıştır. Amonyak dumanı ahşaptaki doğal tanenlerle reaksiyona girerek renk değiştirmesine neden olur. ⓘ

Güvenlik

Rusya'daki TogliattiAzot tesisinden Ukrayna'daki Odessa'ya uzanan dünyanın en uzun amonyak boru hattı (yaklaşık 2400 km uzunluğunda) ⓘ

ABD Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA) gaz halindeki amonyak için 15 dakikalık maruziyet sınırını çevresel havada hacimce 35 ppm ve 8 saatlik maruziyet sınırını hacimce 25 ppm olarak belirlemiştir. Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH), 1943 yılında yapılan orijinal araştırmanın daha muhafazakar yorumlarına dayanarak yakın zamanda IDLH'yi (Yaşam ve Sağlık İçin Hemen Tehlikeli, sağlıklı bir işçinin geri dönüşü olmayan sağlık etkilerine maruz kalmadan 30 dakika boyunca maruz kalabileceği seviye) 500'den 300'e düşürmüştür. Diğer kuruluşlar farklı maruz kalma seviyelerine sahiptir. ABD Donanma Standartları [U.S. Bureau of Ships 1962] izin verilen maksimum konsantrasyonlar (MAC'ler): sürekli maruziyet (60 gün): 25 ppm / 1 saat: 400 ppm. Amonyak buharının keskin, tahriş edici, keskin bir kokusu vardır ve potansiyel olarak tehlikeli maruziyete karşı bir uyarı görevi görür. Ortalama koku eşiği 5 ppm olup, herhangi bir tehlike veya hasarın çok altındadır. Çok yüksek konsantrasyonlarda gaz halindeki amonyağa maruz kalmak akciğer hasarı ve ölümle sonuçlanabilir. Amonyak Amerika Birleşik Devletleri'nde yanıcı olmayan bir gaz olarak düzenlenmiştir, ancak solunduğunda toksik olan bir madde tanımını karşılar ve 13.248 L'den (3.500 galon) daha büyük miktarlarda taşındığında tehlikeli güvenlik izni gerektirir. ⓘ

Sıvı amonyak higroskopik olduğu ve yakıcı yanıklara neden olabileceği için tehlikelidir. Daha fazla bilgi için Gaz taşıyıcı § Gaz taşıyıcılarda taşınan belirli yüklerin sağlık etkileri bölümüne bakınız. ⓘ

Zehirlilik

Amonyak çözeltilerinin toksisitesi genellikle insanlar ve diğer memeliler için sorun yaratmaz, çünkü kan dolaşımında birikmesini önlemek için özel bir mekanizma mevcuttur. Amonyak, karbamoil fosfat sentetaz enzimi tarafından karbamoil fosfata dönüştürülür ve daha sonra ya amino asitlere dahil edilmek ya da idrarla atılmak üzere üre döngüsüne girer. Balıklar ve amfibiler bu mekanizmadan yoksundur, çünkü amonyağı vücutlarından genellikle doğrudan boşaltım yoluyla atabilirler. Amonyak seyreltik konsantrasyonlarda bile suda yaşayan hayvanlar için oldukça zehirlidir ve bu nedenle çevre için tehlikeli olarak sınıflandırılır. Atmosferik amonyak ince partikül madde oluşumunda önemli bir rol oynar. ⓘ

Amonyak, tütün dumanının bir bileşenidir. ⓘ

Koklaşabilir atık su

Amonyak, kömürden kok üretiminin sıvı bir yan ürünü olarak koklaşabilir atık su akışlarında bulunur. Bazı durumlarda, amonyak kirletici olarak hareket ettiği deniz ortamına deşarj edilir. Güney Avustralya'daki Whyalla çelik fabrikası, deniz sularına amonyak deşarj eden kok üreten tesislere bir örnektir. ⓘ

Akuakültür

Amonyak toksisitesinin, balık kuluçkahanelerinde başka türlü açıklanamayan kayıpların bir nedeni olduğuna inanılmaktadır. Aşırı amonyak birikebilir ve metabolizmanın değişmesine veya maruz kalan organizmanın vücut pH'ında artışlara neden olabilir. Tolerans balık türleri arasında farklılık gösterir. Düşük konsantrasyonlarda, yaklaşık 0,05 mg/L, iyonize olmamış amonyak balık türleri için zararlıdır ve zayıf büyüme ve yem dönüşüm oranları, düşük doğurganlık ve fertilite ile sonuçlanabilir ve stresi ve bakteriyel enfeksiyonlara ve hastalıklara duyarlılığı artırabilir. Aşırı amonyağa maruz kalan balıklar denge kaybı, aşırı uyarılabilirlik, solunum aktivitesinde ve oksijen alımında artış ve kalp atış hızında artış yaşayabilir. Amonyak, 2,0 mg/L'yi aşan konsantrasyonlarda solungaç ve doku hasarına, aşırı uyuşukluğa, kasılmalara, komaya ve ölüme neden olur. Deneyler, çeşitli balık türleri için öldürücü konsantrasyonun 0,2 ila 2,0 mg/l arasında değiştiğini göstermiştir. ⓘ

Kış aylarında, akuakültür stoklarına azaltılmış yemler verildiğinde, amonyak seviyeleri daha yüksek olabilir. Düşük ortam sıcaklıkları alg fotosentez oranını düşürür, böylece mevcut algler tarafından daha az amonyak giderilir. Akuakültür ortamında, özellikle de büyük ölçekte, yüksek amonyak seviyeleri için hızlı etkili bir çözüm yoktur. Çiftlik balıklarına ve açık su sistemlerinde çevreye verilen zararı azaltmak için düzeltmeden ziyade önleme tavsiye edilir. ⓘ

Depolama bilgileri

Propan gibi susuz amonyak da atmosferik basınçta oda sıcaklığının altında kaynar. Sıvıyı içermek için 250 psi (1,7 MPa) kapasiteli bir depolama kabı uygundur. Amonyak, karbon veya paslanmaz çelik depolama kapları gerektiren çok sayıda farklı endüstriyel uygulamada kullanılır. Ağırlıkça en az yüzde 0,2 su içeriğine sahip amonyak karbon çeliği için aşındırıcı değildir. Ağırlıkça yüzde 0,2 veya daha fazla su içeren NH₃ karbon çelik konstrüksiyon depolama tankları 50 yıldan daha uzun süre hizmet verebilir. Uzmanlar, tehlikeli miktarlarda amonyak gazı açığa çıkabileceğinden, amonyum bileşiklerinin bazlarla temas etmesine izin verilmemesi konusunda uyarmaktadır (amaçlanan ve kontrol altında tutulan bir reaksiyon olmadığı sürece). ⓘ

Laboratuvar

Hidroklorik asit örneği HCl dumanı çıkarır ve bu duman amonyak dumanı ile tepkimeye girerek beyaz bir amonyum klorür dumanı oluşturur. ⓘ

Amonyak çözeltilerinin tehlikeleri konsantrasyona bağlıdır: "Seyreltik" amonyak çözeltileri genellikle ağırlıkça %5-10'dur (<5,62 mol/L); "konsantre" çözeltiler genellikle ağırlıkça >%25 oranında hazırlanır. 25'lik (ağırlıkça) bir çözeltinin yoğunluğu 0,907 g/cm³'tür ve daha düşük yoğunluğa sahip bir çözelti daha konsantre olacaktır. Amonyak çözeltilerinin Avrupa Birliği sınıflandırması tabloda verilmiştir. ⓘ

Konsantrasyon ağırlıkça (w/w)	Molarite	Konsantrasyon kütle/hacim (w/v)	GHS piktogramları	H-ifadeleri ⓘ
5–10%	2,87-5,62 mol/L	48,9-95,7 g/L		H314
10–25%	5.62-13.29 mol/L	95,7-226,3 g/L		H314, H335, H400
>25%	>13,29 mol/L	>226,3 g/L		H314, H335, H400, H411

Konsantre amonyak çözeltilerinden çıkan amonyak buharı gözleri ve solunum yollarını ciddi şekilde tahriş eder ve uzmanlar bu çözeltilerin yalnızca bir çeker ocakta kullanılması konusunda uyarmaktadır. Doymuş ("0,880" - bkz. #Özellikler) çözeltiler sıcak havalarda kapalı bir şişenin içinde önemli bir basınç oluşturabilir ve uzmanlar ayrıca şişenin dikkatle açılması konusunda uyarır; bu genellikle %25 ("0,900") çözeltiler için bir sorun değildir. ⓘ

Uzmanlar, toksik ve/veya patlayıcı ürünler oluştuğu için amonyak çözeltilerinin halojenlerle karıştırılmaması konusunda uyarmaktadır. Uzmanlar ayrıca amonyak çözeltilerinin gümüş, cıva veya iyodür tuzlarıyla uzun süreli temasının da patlayıcı ürünlere yol açabileceği konusunda uyarmaktadır: bu tür karışımlar genellikle kalitatif inorganik analizlerde oluşur ve test tamamlandıktan sonra atılmadan önce hafifçe asitlendirilmesi ancak konsantre edilmemesi (<%6 w/v) gerekir. ⓘ

Susuz amonyağın laboratuvarda kullanımı (gaz veya sıvı)

Susuz amonyak toksik (T) ve çevre için tehlikeli (N) olarak sınıflandırılır. Gaz yanıcıdır (kendiliğinden tutuşma sıcaklığı: 651 °C) ve hava ile patlayıcı karışımlar oluşturabilir (%16-25). Amerika Birleşik Devletleri'nde izin verilen maruz kalma sınırı (PEL) 50 ppm (35 mg/m³) iken, IDLH konsantrasyonunun 300 ppm olduğu tahmin edilmektedir. Amonyağa tekrar tekrar maruz kalmak gazın kokusuna karşı duyarlılığı azaltır: normalde koku 50 ppm'den daha düşük konsantrasyonlarda algılanabilir, ancak duyarsızlaşmış bireyler 100 ppm konsantrasyonlarda bile algılayamayabilir. Susuz amonyak bakır ve çinko içeren alaşımları aşındırır, bu da pirinç bağlantı parçalarının gazla çalışmak için uygun olmamasına neden olur. Sıvı amonyak kauçuk ve bazı plastiklere de saldırabilir. ⓘ

Amonyak halojenlerle şiddetli reaksiyona girer. Amonyak iyot ile temas ettiğinde birincil yüksek patlayıcı olan azot triiyodür oluşur. Amonyak etilen oksitin patlayıcı polimerizasyonuna neden olur. Ayrıca altın, gümüş, cıva, germanyum veya tellür bileşikleri ve stibin ile patlayıcı fulminan bileşikler oluşturur. Asetaldehit, hipoklorit çözeltileri, potasyum ferrisiyanür ve peroksitlerle de şiddetli reaksiyonlar rapor edilmiştir. ⓘ

Amonyak adsorpsiyonunu takiben FTIR ve sıcaklık programlı amonyak desorpsiyonu (NH3-TPD) heterojen katalizörlerin asit-baz özelliklerini karakterize etmek için çok değerli yöntemlerdir. ⓘ

Üretim

1947-2007 yılları arasında amonyak üretim trendi ⓘ

Amonyak en çok üretilen inorganik kimyasallardan biridir ve 2018 yılında küresel üretimin 175 milyon ton olduğu bildirilmiştir. Çin bunun %28,5'ini oluştururken, onu %10,3 ile Rusya, %9,1 ile ABD ve %6,7 ile Hindistan takip etmiştir. ⓘ

Birinci Dünya Savaşı başlamadan önce, amonyağın çoğu, azotlu asit ve nitritlerin hidrojenle indirgenmesiyle damıtıldığı deve gübresi de dahil olmak üzere azotlu bitkisel ve hayvansal atık ürünlerin kuru damıtılmasıyla elde ediliyordu; buna ek olarak, kömürün damıtılmasıyla ve ayrıca amonyum tuzlarının sönmemiş kireç gibi alkali hidroksitler tarafından ayrıştırılmasıyla üretiliyordu:

2 [NH₄]Cl + 2 CaO → CaCl₂ + Ca(OH)₂ + 2 NH₃(g) ⓘ

Küçük ölçekli laboratuvar sentezleri için üre ve kalsiyum hidroksit ısıtılabilir:

(NH₂)₂CO + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + 2 NH_{3 ⓘ}

Haber-Bosch

Seri üretim, orta derecede yüksek sıcaklıkta (450 °C) ve yüksek basınçta (100 standart atmosfer (10 MPa)) hidrojen (H₂) ve nitrojen (N₂) arasında bir gaz fazı reaksiyonu olan Haber-Bosch sürecini kullanır:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃, ΔH° = -91,8 kJ/mol ⓘ

Bu reaksiyon ekzotermiktir ve entropinin azalmasına neden olur, yani reaksiyon daha düşük sıcaklıklarda ve daha yüksek basınçlarda tercih edilir. Düşük sıcaklıklar daha yavaş reaksiyon kinetiği (dolayısıyla daha yavaş reaksiyon hızı) ile sonuçlandığından ve yüksek basınç, hidrojen gevrekleşmesi ile zayıflamayan yüksek mukavemetli basınçlı kaplar gerektirdiğinden, elde edilmesi zor ve pahalıdır. Diyatomik nitrojen üçlü bir bağ ile birbirine bağlıdır, bu da onu oldukça inert yapar. Verim ve etkinlik düşüktür, yani reaksiyonun kabul edilebilir bir hızda ilerlemesi için çıktının sürekli olarak ayrılması ve çıkarılması gerekir. Hidrojen ve saflaştırılmış atmosferik nitrojen üretmek için gereken enerjiyle birleştiğinde, amonyak üretimi enerji yoğundur ve küresel enerji tüketiminin %1 ila 2'sini, küresel karbon emisyonlarının %3'ünü ve doğal gaz tüketiminin %3 ila 5'ini oluşturur. ⓘ

Elektrokimyasal

Amonyak elektrokimyasal olarak sentezlenebilir. Gerekli tek girdiler azot (potansiyel olarak atmosferik) ve hidrojen (su) kaynaklarıdır ve kullanım noktasında üretime izin verir. Yenilenebilir enerjinin mevcudiyeti sıfır emisyonlu üretim imkanı yaratmaktadır. ⓘ

2012 yılında Hideo Hosono'nun grubu Ru yüklü C12A7:e-elektridin katalizör olarak iyi çalıştığını ve daha verimli bir oluşum sağladığını keşfetti. Bu yöntem Japonya'da amonyak sentezi için küçük bir tesiste uygulanmaktadır. 2019'da Hosono'nun grubu, daha düşük sıcaklıkta ve pahalı Rutenyum olmadan çalışan yeni bir perovskit oksinitrid-hidrit BaCeO_3-xNyHz olan başka bir katalizör buldu. ⓘ

Bir başka elektrokimyasal sentez modu, bir proton kaynağı verildiğinde amonyağa protonlanabilen lityum nitrürün indirgeyici oluşumunu içerir. Etanol böyle bir kaynak olarak kullanılmıştır, ancak bozunabilir. Bir çalışmada tetrahidrofuran içinde lityum elektrodepozisyonu kullanılmıştır. ⓘ

2021 yılında, Suryanto ve arkadaşları etanolü bir tetraalkil fosfonyum tuzu ile değiştirdi. Bu katyon, ortamın iyonik iletkenliğini artırırken, kararlı bir şekilde deprotonasyon-reprotonasyon döngülerinden geçebilir. Çalışmada, ortam sıcaklığında 0,5 bar hidrojen ve 19,5 bar azot kısmi basıncı altında %69 ± 1 faradaik verimlilik deneylerinde 5₃ ± nanomol/s/cm² NH3 üretim oranları gözlemlenmiştir. ⓘ

Biyolojik sistemler ve insan hastalıklarındaki rolü

Hiperammoneminin ana belirtileri (amonyağın toksik konsantrasyonlara ulaşması). ⓘ

Amonyak biyosferde hem metabolik bir atık hem de metabolik bir girdidir. Canlı sistemler için önemli bir azot kaynağıdır. Atmosferik nitrojen bol miktarda bulunmasına rağmen (%75'ten fazla), çok az canlı bu atmosferik nitrojeni diyatomik formu olan N₂ gazı olarak kullanabilir. Bu nedenle, proteinin yapı taşları olan amino asitlerin sentezi için azot fiksasyonu gereklidir. Bazı bitkiler amonyak ve çürüyen maddelerle toprağa karışan diğer azotlu atıklara ihtiyaç duyar. Azot sabitleyici baklagiller gibi diğerleri ise atmosferik azottan amonyak yaratan rizobia ile simbiyotik ilişkilerden faydalanır. ⓘ

İnsanlarda, yüksek konsantrasyonlarda amonyak solumak ölümcül olabilir. Amonyağa maruz kalmak, doğası gereği nörotoksik olduğu için baş ağrısı, ödem, hafıza bozukluğu, nöbet ve komaya neden olabilir. ⓘ

Biyosentez

Bazı organizmalarda amonyak, nitrojenaz adı verilen enzimler tarafından atmosferik nitrojenden üretilir. Genel süreç azot fiksasyonu olarak adlandırılır. Biyolojik azot fiksasyonunun mekanizmasını anlamak için yoğun çaba harcanmaktadır; bu soruna olan bilimsel ilgi, enzimin aktif bölgesinin bir Fe₇MoS₉ topluluğundan oluşan alışılmadık yapısından kaynaklanmaktadır. ⓘ

Amonyak ayrıca glutamat dehidrojenaz 1 gibi enzimler tarafından katalize edilen amino asit deaminasyonunun metabolik bir ürünüdür. Amonyak atılımı suda yaşayan hayvanlarda yaygındır. İnsanlarda, çok daha az toksik olan ve özellikle daha az bazik olan üreye hızla dönüştürülür. Bu üre, idrarın kuru ağırlığının önemli bir bileşenidir. Sürüngenlerin, kuşların, böceklerin ve salyangozların çoğu ürik asidi yalnızca azotlu atık olarak salgılar. ⓘ

Fizyoloji

Amonyak ayrıca hem normal hem de anormal hayvan fizyolojisinde rol oynar. Normal amino asit metabolizması yoluyla biyosentezlenir ve yüksek konsantrasyonlarda toksiktir. Karaciğer, üre döngüsü olarak bilinen bir dizi reaksiyon yoluyla amonyağı üreye dönüştürür. Sirozda görüldüğü gibi karaciğer fonksiyon bozukluğu, kanda yüksek miktarda amonyağa (hiperamonyemi) yol açabilir. Aynı şekilde, ornitin transkarbamilaz gibi üre döngüsünden sorumlu enzimlerdeki kusurlar da hiperamonyemiye yol açar. Hiperamonyemi, hepatik ensefalopatinin kafa karışıklığı ve komasına, ayrıca üre döngüsü kusurları ve organik asidüri olan kişilerde yaygın olan nörolojik hastalığa katkıda bulunur. ⓘ

Amonyak normal hayvan asit/baz dengesi için önemlidir. Glutaminden amonyum oluştuktan sonra, α-ketoglutarat iki bikarbonat iyonu üretmek için parçalanabilir ve bunlar daha sonra diyet asitleri için tampon olarak kullanılabilir. Amonyum idrarla atılır ve net asit kaybına neden olur. Amonyağın kendisi böbrek tübülleri boyunca difüze olabilir, bir hidrojen iyonu ile birleşebilir ve böylece daha fazla asit atılımına izin verebilir. ⓘ

Atılım

Amonyum iyonları hayvanlarda metabolizmanın toksik bir atık ürünüdür. Balıklarda ve suda yaşayan omurgasızlarda doğrudan suya atılır. Memelilerde, köpekbalıklarında ve amfibilerde, üre döngüsünde daha az toksik olan ve daha verimli bir şekilde depolanabilen üreye dönüştürülür. Kuşlarda, sürüngenlerde ve karasal salyangozlarda metabolik amonyum, katı olan ve bu nedenle minimum su kaybıyla atılabilen ürik aside dönüştürülür. ⓘ

Kan testleri için referans aralıkları, kandaki amonyak içeriğinin (ortaya yakın sarı renkte gösterilmiştir) diğer bileşenlerle karşılaştırılması ⓘ

Dünyanın Ötesinde

Amonyak, Jüpiter (%0,026 amonyak), Satürn (%0,012 amonyak) gibi dış dev gezegenlerin atmosferlerinde ve Uranüs ve Neptün'ün atmosferlerinde ve buzlarında bulunur. ⓘ

Amonyak, Jüpiter de dahil olmak üzere dev gezegenlerin atmosferlerinde metan, hidrojen ve helyum gibi diğer gazlarla birlikte tespit edilmiştir. Satürn'ün iç kısmı donmuş amonyak kristalleri içerebilir. Mars'ın iki uydusu olan Deimos ve Phobos'ta bulunur. ⓘ

Yıldızlararası uzay

Amonyak ilk kez 1968 yılında galaktik çekirdek yönünden gelen mikrodalga emisyonlarına dayanarak yıldızlararası uzayda tespit edildi. Bu, bu şekilde tespit edilen ilk çok atomlu moleküldü. Molekülün çok çeşitli uyarımlara karşı hassasiyeti ve birçok bölgede gözlemlenebilme kolaylığı, amonyağı moleküler bulut çalışmaları için en önemli moleküllerden biri haline getirmiştir. Amonyak çizgilerinin göreceli yoğunluğu, yayıcı ortamın sıcaklığını ölçmek için kullanılabilir. ⓘ

Aşağıdaki izotopik amonyak türleri tespit edilmiştir: NH₃, ¹⁵NH₃, NH₂D, NHD₂ ve ND₃. Döteryum nispeten az bulunduğu için üç kat döteryumlu amonyağın tespit edilmesi sürpriz olarak değerlendirilmiştir. Düşük sıcaklık koşullarının bu molekülün hayatta kalmasına ve birikmesine izin verdiği düşünülmektedir. ⓘ

Yıldızlararası keşfinden bu yana NH₃, yıldızlararası ortamın incelenmesinde paha biçilmez bir spektroskopik araç olduğunu kanıtlamıştır. Çok çeşitli uyarma koşullarına duyarlı çok sayıda geçişle, NH₃ astronomik olarak yaygın bir şekilde tespit edilmiştir - tespiti yüzlerce dergi makalesinde rapor edilmiştir. Aşağıda, amonyağı tanımlamak için kullanılan dedektörlerin çeşitliliğini vurgulayan dergi makalelerinin bir örneği listelenmiştir. ⓘ

Yıldızlararası amonyak çalışması son birkaç on yılda bir dizi araştırma alanı için önemli olmuştur. Bunlardan bazıları aşağıda tanımlanmıştır ve öncelikle amonyağın yıldızlararası bir termometre olarak kullanılmasını içerir. ⓘ

Yıldızlararası oluşum mekanizmaları

Amonyak için yıldızlararası bolluk çeşitli ortamlar için ölçülmüştür. NH₃]/[H₂] oranının küçük karanlık bulutlarda 10-7'den Orion moleküler bulut kompleksinin yoğun çekirdeğinde 10-5'e kadar değiştiği tahmin edilmektedir. Toplam 18 üretim yolu önerilmiş olmasına rağmen, yıldızlararası NH₃ için temel oluşum mekanizması reaksiyondur:

NH+4 + e- → NH₃ + H ⓘ

Bu reaksiyonun hız sabiti, k, ortamın sıcaklığına bağlıdır ve 10 K'de 5,2×10-6 değerindedir. Hız sabiti aşağıdaki formülden hesaplanmıştır $k=a(T/300)^{B}$. Birincil oluşum reaksiyonu için a = 1,05×10-6 ve B = -0,47'dir. NH+4 bolluğunun 3×10-7 ve moleküler bulutlar için tipik olan elektron bolluğunun 10-7 olduğu varsayıldığında, oluşum toplam yoğunluğu 10⁵ cm-3 olan bir moleküler bulutta 1,6×10-9 cm-3s-1 hızında ilerleyecektir. ⓘ

Önerilen diğer tüm oluşum reaksiyonları 2 ila 13 mertebe daha küçük hız sabitlerine sahiptir, bu da amonyak bolluğuna katkılarını nispeten önemsiz hale getirir. Diğer oluşum reaksiyonlarının oynadığı küçük katkıya bir örnek olarak, reaksiyon:

H₂ + NH₂ → NH₃ + H ⓘ

2,2×10-15'lik bir hız sabitine sahiptir. H₂ yoğunluğunun 10⁵ ve [NH₂]/[H₂] oranının 10-7 olduğu varsayıldığında, bu reaksiyon 2,2×10-12 hızında ilerler ve yukarıdaki birincil reaksiyondan 3 mertebeden daha yavaştır. ⓘ

Diğer olası oluşum reaksiyonlarından bazıları şunlardır:

H- + NH+4 → NH₃ + H₂

PNH+3 + e- → P + NH_{3 ⓘ}

Yıldızlararası imha mekanizmaları

NH3'ün yok olmasına yol açan toplam 11₃ önerilen reaksiyon vardır. Bunlardan 39'u C, N ve O bileşikleri arasındaki kimyanın kapsamlı tablolarında tablolaştırılmıştır. Yıldızlararası amonyak üzerine yapılan bir inceleme, aşağıdaki reaksiyonları temel ayrışma mekanizmaları olarak belirtmektedir:

NH3 + H+3 → NH+4 + H2

(1)

NH3 + HCO+ → NH+4 + CO

(2) ⓘ

sırasıyla 4,39×10-9 ve 2,2×10-9 hız sabitleri ile. Yukarıdaki denklemler (1, 2) sırasıyla 8,8×10-9 ve 4,4×10-13 oranında çalışır. Bu hesaplamalarda [NH₃]/[H₂] = 10-5, [H+3]/[H₂] = 2×10-5, [HCO⁺]/[H₂] = 2×10-9 hız sabitleri ve bollukları ve soğuk, yoğun, moleküler bulutlar için tipik olan n = 10⁵ toplam yoğunlukları varsayılmıştır. Açıkça, bu iki birincil reaksiyon arasında, denklem (1), denklem (2)'den ≈10.000 kat daha hızlı bir oranla baskın yıkım reaksiyonudur. Bunun nedeni H+3'ün nispeten yüksek bolluğudur. ⓘ

Tek anten tespitleri

Effelsberg 100-m Radyo Teleskobu'ndan NH₃'ün radyo gözlemleri, amonyak çizgisinin iki bileşene ayrıldığını ortaya koymaktadır - bir arka plan sırtı ve çözülmemiş bir çekirdek. Arka plan, daha önce CO tespit edilen konumlarla iyi bir şekilde örtüşmektedir. İngiltere'deki 25 m Chilbolton teleskobu, H II bölgelerinde, HNH₂O maserlerinde, H-H nesnelerinde ve yıldız oluşumuyla ilişkili diğer nesnelerde amonyağın radyo imzalarını tespit etti. Emisyon çizgisi genişliklerinin karşılaştırılması, moleküler bulutların merkezi çekirdeklerinde türbülanslı veya sistematik hızların artmadığını göstermektedir. ⓘ

Amonyaktan gelen mikrodalga radyasyonu, W3(OH), Orion A, W43, W51 ve galaktik merkezdeki beş kaynak dahil olmak üzere birçok galaktik nesnede gözlemlenmiştir. Yüksek tespit oranı, bunun yıldızlararası ortamda yaygın bir molekül olduğunu ve galakside yüksek yoğunluklu bölgelerin yaygın olduğunu göstermektedir. ⓘ

İnterferometrik çalışmalar

Yüksek hızlı gaz çıkışları olan yedi bölgede NH₃'ün VLA gözlemleri, L1551, S140 ve Cepheus A'da 0,1 pc'den daha küçük yoğunlaşmalar ortaya çıkardı. Cepheus A'da, biri oldukça uzun bir şekle sahip üç ayrı yoğunlaşma tespit edildi. Bunlar bölgedeki iki kutuplu dış akışın oluşmasında önemli bir rol oynayabilir. ⓘ

Ekstragalaktik amonyak IC 342'de VLA kullanılarak görüntülendi. Sıcak gaz, amonyak çizgi oranlarından çıkarılan 70 K'nin üzerinde sıcaklıklara sahiptir ve CO'da görülen nükleer çubuğun en iç kısımlarıyla yakından ilişkili görünmektedir. NH₃ ayrıca VLA tarafından dört galaktik ultra kompakt HII bölgesinin bir örneğine doğru izlendi: G9.62+0.19, G10.47+0.03, G29.96-0.02 ve G31.41+0.31. Sıcaklık ve yoğunluk teşhislerine dayanarak, genel olarak bu tür kümelerin muhtemelen ultra kompakt bir HII bölgesinin gelişmesinden önceki erken bir evrimsel aşamada büyük yıldız oluşum bölgeleri olduğu sonucuna varılmıştır. ⓘ

Kızılötesi tespitler

Katı amonyaktan kaynaklanan 2,97 mikrometrelik soğurma, Becklin-Neugebauer Nesnesi'ndeki yıldızlararası tanelerden ve muhtemelen NGC 2264-IR'den de kaydedilmiştir. Bu tespit, daha önce tam olarak anlaşılamayan ve ilgili buz soğurma çizgilerinin fiziksel şeklini açıklamaya yardımcı oldu. ⓘ

Kuiper Havadan Gözlemevi'nden Jüpiter diskinin 100 ila 300 cm-1 spektral aralığını kapsayan bir spektrumu elde edildi. Spektrumun analizi, amonyak gazı ve amonyak buzu pusunun küresel ortalama özellikleri hakkında bilgi sağlar. ⓘ

Toplam 149 kara bulut pozisyonu, NH₃'ün (J,K) = (1,1) dönen ters çevirme çizgisi kullanılarak 'yoğun çekirdek' kanıtı için incelenmiştir. Genel olarak, çekirdekler küresel şekilli değildir ve en-boy oranları 1.1 ila 4.4 arasında değişmektedir. Ayrıca, yıldız içeren çekirdeklerin yıldız içermeyen çekirdeklere göre daha geniş çizgilere sahip olduğu bulunmuştur. ⓘ

Amonyak, Draco Bulutsusu'nda ve yüksek enlem galaktik kızılötesi cirrus ile ilişkili bir veya muhtemelen iki moleküler bulutta tespit edilmiştir. Bu bulgu önemlidir çünkü galaktik diskte doğmuş olabilecek galaktik haledeki Popülasyon I metaliklik B tipi yıldızların doğum yerlerini temsil edebilirler. ⓘ

Yakındaki karanlık bulutların gözlemleri

Uyarılmış emisyon ile spontane emisyonu dengeleyerek, uyarma sıcaklığı ve yoğunluk arasında bir ilişki kurmak mümkündür. Dahası, amonyağın geçiş seviyeleri düşük sıcaklıklarda 2 seviyeli bir sistemle yaklaştırılabildiğinden, bu hesaplama oldukça basittir. Bu önerme karanlık bulutlara, aşırı düşük sıcaklıklara sahip olduğundan şüphelenilen bölgelere ve gelecekteki yıldız oluşumu için olası alanlara uygulanabilir. Karanlık bulutlardaki amonyak tespitleri çok dar çizgiler gösterir - bu sadece düşük sıcaklıkların değil, aynı zamanda düşük düzeyde iç bulut türbülansının da göstergesidir. Çizgi oranı hesaplamaları, önceki CO gözlemlerinden bağımsız bir bulut sıcaklığı ölçümü sağlar. Amonyak gözlemleri, ≈10 K'lik dönüş sıcaklıklarının CO ölçümleriyle tutarlıdır. Bununla birlikte, yoğunluklar belirlenebilir ve karanlık bulutlarda 10⁴ ila 10⁵ cm-3 arasında değiştiği hesaplanmıştır. NH₃'ün haritalanması, 0,1 pc'lik tipik bulut boyutları ve 1 güneş kütlesine yakın kütleler verir. Bu soğuk, yoğun çekirdekler gelecekteki yıldız oluşumunun yerleridir. ⓘ

UC HII bölgeleri

Ultra-kompakt HII bölgeleri, yüksek kütleli yıldız oluşumunun en iyi izleyicileri arasındadır. UCHII bölgelerini çevreleyen yoğun malzeme muhtemelen öncelikle molekülerdir. Büyük kütleli yıldız oluşumuna ilişkin eksiksiz bir çalışma mutlaka yıldızın oluştuğu bulutu içerdiğinden, amonyak bu çevreleyen moleküler malzemeyi anlamak için paha biçilmez bir araçtır. Bu moleküler malzeme uzaysal olarak çözümlenebildiğinden, bölgelerin ısıtma/iyonlaştırma kaynaklarını, sıcaklıklarını, kütlelerini ve boyutlarını kısıtlamak mümkündür. Doppler kaymalı hız bileşenleri, moleküler gazın farklı bölgelerinin ayrılmasına olanak tanır ve bu da yıldız oluşumundan kaynaklanan çıkışları ve sıcak çekirdekleri izleyebilir. ⓘ

Ekstragalaktik algılama

Amonyak dış galaksilerde tespit edilmiştir ve birkaç çizgiyi aynı anda ölçerek bu galaksilerdeki gaz sıcaklığını doğrudan ölçmek mümkündür. Çizgi oranları, gaz sıcaklıklarının ılık (≈50 K) olduğunu ve onlarca pc büyüklüğündeki yoğun bulutlardan kaynaklandığını göstermektedir. Bu resim, Samanyolu galaksimizdeki resimle tutarlıdır - sıcak yoğun moleküler çekirdekler, birkaç yüz pc ölçeğinde daha büyük moleküler malzeme bulutlarına (dev moleküler bulutlar; GMC'ler) gömülü yeni oluşan yıldızların etrafında oluşur. ⓘ

Yapısı

Çözünürlüğü

• Oda koşullarında doymuş amonyak çözeltisi %34'lük olup, yoğunluğu 0,88 g/ml'dir.
• 1 atm basınç ve 0 °C de 1300 litre, 1 atm basınç ve 20 °C de 700 litre amonyak çözünür.
• 1 atm basınçta kaynama noktası -33,33 °C (239,82 K) dir. -77,73 °C (195,42 K) donduğundan, oda koşullarında gaz halinde bulunur. ⓘ

Günlük hayatta kullanımı

Amonyak, gübre, ilaç, boya, parfüm gibi maddelerin sentezlenmesinde ilk aşamada kullanılmaktadır. Amonyak canlılar için zehirli bir maddedir, kullanılırken dikkat edilmesi gerekir. Piyasada amonyak adı altında satılan maddeler amonyağın sulu çözeltisi olan amonyum hidroksittir. ⓘ

Kullanım alanları

Kullanım alanları aşağıda belirtilmiştir:

• Boyalarda
• Parfümlerde
• Temizlik malzemelerinde
• Patlayıcılarda
• Gübre yapımında
• Sanayide
• Nitrik asitin üretiminde
• Ürede
• Plastiklerde
• Endüstriyel soğutma sistemlerinde ⓘ