Amônia

A amônia é um composto de nitrogênio e hidrogênio com a fórmula NH 3 . O hidreto de nitrógeno mais simples , a amônia é um gás incolor com um cheiro característico e pungente. É um resíduo nitrogenado comum , particularmente entre organismos aquáticos, e contribui significativamente para as necessidades nutricionais dos organismos terrestres, servindo como um precursor de alimentos e fertilizantes . A amônia, direta ou indiretamente, também é um alicerce para a síntese de muitos produtos farmacêuticose é usado em muitos produtos de limpeza comerciais. É coletado principalmente pelo deslocamento para baixo do ar e da água. Amoníaco é nomeado para os amonianos, adoradores do deus egípcio Amon , que usavam cloreto de amônio em seus rituais.

Embora comum na natureza e em amplo uso, a amônia é cáustica e perigosa em sua forma concentrada. Ele é classificado como uma substância extremamente perigosa nos Estados Unidos e está sujeito a exigências de relatórios rigorosos pelas instalações que produzem, armazenam ou usam em quantidades significativas.

A produção industrial global de amônia em 2014 foi de 176 milhões de toneladas, um aumento de 16% em relação à produção industrial global de 2006, de 152 milhões de toneladas.A amônia industrial é vendida como licor de amônia (geralmente 28% de amônia em água) ou como amônia líquida anidra pressurizada ou refrigerada transportada em carros-tanque ou cilindros.
O NH 3 ferve a -33,34 ° C (-28,012 ° F) a uma pressão de uma atmosfera , portanto o líquido deve ser armazenado sob pressão ou a baixa temperatura. Amônia doméstica ou hidróxido de amônio é uma solução de NH 3 em água. A concentração de tais soluções é medida em unidades da escala de Baumé ( densidade ), com 26 graus de baumé (cerca de 30% (em peso) de amónia a 15,5 ° C ou 59,9 ° F) sendo o produto comercial típico de alta concentração

Ocorrência natural 

A amônia é uma substância química encontrada em quantidades mínimas na natureza, sendo produzida a partir de matéria animal e vegetal nitrogenada. Amônia e sais de amônio também são encontrados em pequenas quantidades na água da chuva, enquanto o cloreto de amônio ( sal amoníaco ) e sulfato de amônio são encontrados em distritos vulcânicos; cristais de bicarbonato de amônio foram encontrados no guano patagônico .  Os rins secretam amônia para neutralizar o excesso de ácido.  Os sais de amônio são encontrados distribuídos em solo fértil e em água do mar.

A amônia também é encontrada em todo o Sistema Solar em Marte , Júpiter , Saturno , Urano , Netuno e Plutão , entre outros lugares: em planetas menores e gelados como Plutão, a amônia pode agir como um anticongelante geologicamente importante, como uma mistura de água e a amônia pode ter um ponto de fusão tão baixo quanto 173 K (-100 ° C; -148 ° F) se a concentração de amônia for alta o suficiente e permitir que tais planetas retenham oceanos internos e geologia ativa a uma temperatura muito menor do que seria possível com água sozinha. Substâncias contendo amônia, ou aquelas que são semelhantes a ela, são chamadas de amoniacal .

Propriedades 

A amônia é um gás incolor com um cheiro característico e pungente. É mais leve que o ar , com densidade de 0,589 vezes a do ar . É facilmente liquefeito devido à forte ligação de hidrogênio entre as moléculas; o líquido ferve a -33,3 ° C (-27,94 ° F) e congela a -77,7 ° C (-107,86 ° F) em cristais brancos.

A amônia pode ser convenientemente desodorizada por reação com bicarbonato de sódio ou ácido acético . Ambas as reações formam um sal de amônio inodoro.

Sólido
A simetria cristalina é cúbica, símbolo Pearson cP16, grupo espacial P2 1 3 No.198, constante reticulada de 0,5125  nm .
Líquido
A amônia líquida possui fortes poderes ionizantes refletindo seu alto ε de 22. A amônia líquida possui uma mudança de vaporização de entalpia de padrão muito alto (23,35  kJ / mol, cf. água 40,65 kJ / mol, metano 8,19 kJ / mol, fosfina 14,6 kJ / mol) e pode, portanto, ser usado em laboratórios em vasos não isolados sem refrigeração adicional. Veja amônia líquida como solvente .
Propriedades solventes
A amônia é miscível com água. Em uma solução aquosa, pode ser expelido pela fervura. A solução aquosa de amônia é básica . A concentração máxima de amônia em água (uma solução saturada ) tem uma densidade de 0,880 g / cm 3 e é conhecida como "amônia 0,880". A amônia não queima rapidamente ou sustenta a combustão , exceto sob misturas estreitas de ar para ar de 15 a 25% de ar.
Combustão
Quando misturado com oxigênio , ele queima com uma chama verde amarelada pálida. A alta temperatura e na presença de um catalisador adequado, a amônia é decomposta em seus elementos constituintes. A ignição ocorre quando o cloro é passado para a amônia, formando nitrogênio e cloreto de hidrogênio ; Se o cloro estiver presente em excesso, o tricloreto de nitrogênio altamente explosivo (NCl 3 ) também é formado.

Estrutura 

A molécula de amônia tem uma forma piramidal trigonal, como previsto pela teoria de repulsão de pares de elétrons de camada de valência (teoria VSEPR) com um ângulo de ligação determinado experimentalmente de 106,7 °. O átomo de nitrogênio central tem cinco elétrons externos com um elétron adicional de cada átomo de hidrogênio. Isso dá um total de oito elétrons, ou quatro pares de elétrons que são arranjados em forma de tetraedro. Três desses pares de elétrons são usados ​​como pares de ligações, o que deixa um par solitário de elétrons. O par solitário de elétrons repele mais fortemente que os pares de ligações, portanto o ângulo de ligação não é 109,5 °, como esperado para um arranjo tetraédrico regular, mas 106,7 °. O átomo de nitrogênio na molécula possui um par de elétrons isolado, que faz da amônia uma base , um aceptor de prótons. Esta forma dá à molécula um momento de dipolo e a torna polar . A polaridade da molécula e, especialmente, sua capacidade de formar pontes de hidrogênio , tornam a amônia altamente miscível com a água. A amônia é moderadamente básica, uma solução aquosa de 1,0 M tem um pH de 11,6 e se um ácido forte é adicionado a essa solução até que a solução seja neutra (pH = 7), 99,4% das moléculas de amônia são protonadas . Temperatura e salinidade também afetam a proporção de NH 4 + . Este último tem a forma de um tetraedro regular e é isoeletrônico com metano.

A molécula de amônia sofre prontamente inversão de nitrogênio à temperatura ambiente; Uma analogia útil é um guarda - chuva que se transforma de dentro para fora em um vento forte. A barreira de energia para esta inversão é de 24,7 kJ / mol, e a frequência de ressonância é de 23,79 GHz , correspondendo à radiação de microondas de um comprimento de onda de 1,260 cm. A absorção nessa freqüência foi o primeiro espectro de microondas a ser observado.

Anfotericidade 

Uma das propriedades mais características da amônia é sua basicidade . A amônia é considerada uma base fraca. Combina com ácidos para formar sais ; assim, com ácido clorídrico , forma o cloreto de amônio (sal amoníaco); com ácido nítrico , nitrato de amônio , etc. A amônia perfeitamente seca não se combinará com o cloreto de hidrogênio perfeitamente seco ; a umidade é necessária para provocar a reação. Como um experimento de demonstração, garrafas abertas de amônia concentrada e ácido clorídrico produzem nuvens de cloreto de amônio, que parecem aparecer "do nada" à medida que o sal se forma onde as duas nuvens difusas de moléculas se encontram, em algum lugar entre as duas garrafas.

NH 3 + HCl → NH 4 Cl
Os sais produzidos pela ação da amônia nos ácidos são conhecidos como sais de amônio e todos contêm o íon amônio (NH 4 + ).

Embora a amônia seja conhecida como uma base fraca, ela também pode atuar como um ácido extremamente fraco. É uma substância prótica e é capaz de formar amidas (que contêm o íon NH 2 - ). Por exemplo, o lítio dissolve-se em amônia líquida para dar uma solução de amida de lítio :

2Li + 2NH 3 → 2LiNH 2 + H 2
Auto-dissociação
Como a água, a amônia sofre auto - ionização molecular para formar seus conjugados ácidos e básicos :

2 NH
3 (aq) ⇌NH +
4 (aq) +NH -
2 (aq)
A amônia geralmente funciona como uma base fraca , então tem alguma capacidade de buffering . Mudanças no pH farão com que mais ou menos cátions de amônio ( NH +
4 ) e ânions de amida ( NH -
2 ) estejam presentes na solução . À pressão e temperatura padrão, K = [ NH +
4 ] [ NH -
2 ] = 10 −30

Combustão 
A combustão de amônia para nitrogênio e água é exotérmica :

4 NH 3 + 3 O 2 → 2 N 2 + 6H 2 O ( g ) Δ H ° r = -1267,20 kJ / mol (ou -316,8 kj / mol, se expressa por mol de NH 3 )
A variação de entalpia padrão de combustão , Δ H ° c , expresso por mol de amoníaco e com condensação da água formada, é -382,81 kJ / mol. O dinitrogênio é o produto termodinâmico da combustão: todos os óxidos de nitrogênio são instáveis ​​em relação ao N 2 e ao O 2 , que é o princípio por trás do conversor catalítico . Os óxidos de nitrogênio podem ser formados como produtos cinéticos na presença de catalisadores apropriados, reação de grande importância industrial na produção de ácido nítrico :

4 NH 3 + 5 O 2 → 4 NO + 6 H 2 O
Uma reação subsequente leva ao NO 2 :

2 NO + O 2 → 2 NO 2
A combustão de amônia no ar é muito difícil na ausência de um catalisador (como gaze platina ou óxido de cromo quente (III) ), porque a temperatura da chama é geralmente menor que a temperatura de ignição da mistura de amônia e ar. A faixa de amônia inflamável no ar é de 16 a 25%.

Formação de outros compostos
Em química orgânica , a amônia pode atuar como um nucleófilo nas reações de substituição . As aminas podem ser formadas pela reacção de amoníaco com halogenetos de alquilo , embora o -NH resultando dois grupo também é nucleofílico e secundárias e as aminas terciárias são muitas vezes formados como subprodutos. Um excesso de amônia ajuda a minimizar a substituição múltipla e neutraliza o halogeneto de hidrogênio formado. A metilamina é preparada comercialmente pela reação de amônia com clorometano , e a reação de amônia com ácido 2-bromopropanoico tem sido usada para preparar alanina racêmica em 70% de rendimento.A etanolamina é preparada por uma reação de abertura do anel com óxido de etileno : a reação é às vezes permitida ir além para produzir dietanolamina e trietanolamina .

Amidas podem ser preparadas pela reação de amônia com derivados de ácido carboxílico . Os cloretos de acila são os mais reativos, mas a amônia deve estar presente em pelo menos um duplo excesso para neutralizar o cloreto de hidrogênio formado. Ésteres e anidridos também reagem com amônia para formar amidas. Os sais de amônio de ácidos carboxílicos podem ser desidratados em amidas, desde que não haja grupos termicamente sensíveis presentes: são necessárias temperaturas de 150-200 ° C.

O hidrogênio na amônia é capaz de ser substituído por metais ; assim, o magnésio queima no gás com a formação de nitreto de magnésio Mg 3 N 2 , e quando o gás é passado sobre sódio ou potássio aquecido , sodamida, NaNH 2 e potassamida, KNH 2 , são formados.  Quando necessário, na nomenclatura de substituição , as recomendações da IUPAC preferem o nome "azane" ao amoníaco: por conseguinte, a cloramina seria denominada "cloroazano" na nomenclatura de substituição, e não "cloroamónia".

A amônia pentavalente é conhecida como λ 5 -amine, ou mais comumente, hidreto de amônio. Este sólido cristalino só é estável sob alta pressão e decompõe-se novamente em amônia trivalente e gás hidrogênio em condições normais. Esta substância já foi investigada como um possível combustível de foguete sólido em 1966.

Amônia como ligante 

A amônia pode atuar como um ligante em complexos de metais de transição . É um σ-doador puro, no meio da série espectroquímica , e mostra um comportamento intermediário duro-suave . Por razões históricas, a amônia é chamada amina na nomenclatura dos compostos de coordenação . Alguns complexos ammine notáveis incluem tetraamminediaquacopper (II) ([Cu (NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ ), um complexo azul escuro formado por adição de amónia a uma solução de cobre (II) seus sais. O hidróxido de Tetraamminediaquacopper (II) é conhecido como reagente de Schweizere tem a notável capacidade de dissolver celulose . Diamminesilver (I) ([Ag (NH 3 ) 2 ] + ) é a espécie ativa no reagente de Tollens . A formação deste complexo também pode ajudar a distinguir entre os precipitados dos diferentes halogenetos de prata: cloreto de prata (AgCl) é solúvel em solução de amônia diluída (2M), brometo de prata (AgBr) é solúvel somente em solução concentrada de amônia, enquanto iodeto de prata (AgI ) é insolúvel em amoníaco aquoso.

Os complexos de cromo (III) de amina eram conhecidos no final do século XIX e formaram a base da teoria revolucionária de Alfred Werner sobre a estrutura dos compostos de coordenação. Werner observou apenas dois isómeros ( fac - e mer -) do complexo [CrCl 3 (NH 3 ) 3 ] pode ser formada, e concluiu os ligantes devem ser dispostas em torno do ião metálico nos vértices de um octaedro . Esta proposta já foi confirmada por cristalografia de raios-X .

Um ligante de amina ligado a um íon metálico é marcadamente mais ácido que uma molécula de amônia livre, embora a desprotonação em solução aquosa ainda seja rara. Um exemplo é a reação de Calomel , onde o composto resultante do amidomercurio (II) é altamente insolúvel.

HgCl 2 + 2 NH 3 → HgCl (NH 2 ) + NH 4 Cl
Detecção e determinação
Esta seção é sobre a detecção no laboratório. Para detecção em astronomia, consulte § Em astronomia .
Amônia em solução 

A amônia e os sais de amônio podem ser prontamente detectados, em traços muito pequenos, pela adição da solução de Nessler , que dá uma coloração amarela distinta na presença do menor traço de amônia ou sais de amônio. A quantidade de amónia nos sais de amónio pode ser estimada quantitativamente por destilação dos sais com hidróxido de sódio ou potássio , sendo a amónia envolvida absorvida num volume conhecido de ácido sulfúrico padrão e o excesso de ácido então determinado volumetricamente ; ou o amoníaco pode ser absorvido em ácido clorídrico e o cloreto de amónio assim formado precipitado como hexacloroplatinato de amónio , (NH 4 )2 PtCl 6 .

Amônia gasosa 

Varas de enxofre são queimadas para detectar pequenos vazamentos em sistemas de refrigeração de amônia industrial. Quantidades maiores podem ser detectadas aquecendo os sais com um álcali cáustico ou com cal viva , quando o cheiro característico da amônia será ao mesmo tempo aparente.  A amônia é irritante e a irritação aumenta com a concentração; o limite de exposição admissível é de 25 ppm e letal acima de 500 ppm.  Concentrações mais altas dificilmente são detectadas pelos detectores convencionais, o tipo de detector é escolhido de acordo com a sensibilidade requerida (por exemplo, semicondutor, catalítico, eletroquímico). Sensores holográficos têm sido propostos para detectar concentrações de até 12,5% em volume.

Azoto amoniacal (NH 3 -N) 
O nitrogênio amoniacal (NH 3 -N) é uma medida comumente usada para testar a quantidade de íons amônio , derivada naturalmente da amônia, e retornou à amônia via processos orgânicos, em água ou resíduos líquidos. É uma medida usada principalmente para quantificar valores em sistemas de tratamento de resíduos e purificação de água, bem como uma medida da saúde das reservas de água naturais e artificiais. É medido em unidades de mg / L ( miligrama por litro ).

História 

O antigo historiador grego Heródoto mencionou que havia afloramentos de sal em uma área da Líbia que era habitada por um povo chamado de "amonianos" (agora: o oásis Siwa no noroeste do Egito, onde ainda existem lagos salgados).  O geógrafo grego Strabo também mencionou o sal desta região. No entanto, os antigos autores Dioscorides , Apicius , Arriano , Synesius e Aécio de Amida descreveram este sal como formando cristais claros que poderiam ser usados ​​para cozinhar e que eram essencialmente sal grosso . Hammoniacus sal aparece nos escritos de Plínio ,  embora não se saiba se o termo é idêntico ao sal mais moderno amoníaco (cloreto de amônio).

A fermentação da urina por bactérias produz uma solução de amônia ; portanto, a urina fermentada era usada na Antiguidade Clássica para lavar tecidos e roupas, para remover pêlos de couros em preparação para curtimento, para servir como um mordente no pano morto e para remover a ferrugem do ferro.

Na forma de sal amoníaco (نشادر, nushadir) a amônia era importante para os alquimistas muçulmanos já no século VIII, mencionado pela primeira vez pelo químico persa-árabe Jabir ibn Hayyan ,  e para os alquimistas europeus desde o século 13, sendo mencionado por Albertus Magnus .  Também foi usado por tintureiros na Idade Média, na forma de urina fermentada para alterar a cor dos corantes vegetais. No século XV, Basilius Valentinus mostrou que a amônia poderia ser obtida pela ação dos álcalis no sal amoníaco.Num período posterior, quando o sal amoníaco foi obtido por destilação dos cascos e chifres dos bois e neutralização do carbonato resultante com ácido clorídrico , o nome "espírito de hartshorn" foi aplicado à amônia.

A amônia gasosa foi isolada pela primeira vez por Joseph Black em 1756, reagindo sal amoníaco ( cloreto de amônio ) com magnésia calcinada ( óxido de magnésio ).  Foi isolado novamente por Peter Woulfe em 1767,  por Carl Wilhelm Scheele em 1770  e por Joseph Priestley em 1773 e foi denominado por ele "ar alcalino".  Onze anos depois, em 1785, Claude Louis Berthollet verificou sua composição.

O processo Haber-Bosch para produzir amônia a partir do nitrogênio no ar foi desenvolvido por Fritz Haber e Carl Bosch em 1909 e patenteado em 1910. Foi usado pela primeira vez em escala industrial na Alemanha durante a Primeira Guerra Mundial ,seguindo os aliados bloqueio que cortou o fornecimento de nitratos do Chile . A amônia foi usada para produzir explosivos para sustentar os esforços de guerra.

Antes da disponibilidade de gás natural, o hidrogênio, precursor da produção de amônia, era produzido através da eletrólise da água ou usando o processo cloralcal .

Com o advento da indústria siderúrgica no século 20, a amônia tornou-se um subproduto da produção de carvão metalúrgico.

Usos 
Adubo 

Globalmente, aproximadamente 88% (a partir de 2014) de amônia são usados ​​como fertilizantes, como sais, soluções ou anidro. Quando aplicado ao solo, ajuda a aumentar a produtividade de culturas como o milho e o trigo.  30% do nitrogênio agrícola aplicado nos EUA é na forma de amônia anidra e, em todo o mundo, são aplicados 110 milhões de toneladas por ano.

Precursor de compostos nitrogenados
A amônia é direta ou indiretamente o precursor da maioria dos compostos contendo nitrogênio. Praticamente todos os compostos de nitrogênio sintéticos são derivados da amônia. Um derivado importante é o ácido nítrico . Este material chave é gerado através do processo Ostwald por oxidação de amônia com ar sobre um catalisador de platina a 700-850 ° C (1.292-1.562 ° F), at9 atm. O óxido nítrico é um intermediário nesta conversão:

NH 3 + 2 O 2 → HNO 3 + H 2 O
O ácido nítrico é usado para a produção de fertilizantes , explosivos e muitos compostos organonôgenos.

A amônia também é usada para fazer os seguintes compostos:

Hidrazina , no processo de Olin Raschig e no processo de peróxido
Cianeto de hidrogênio , no processo BMA e no processo Andrussow
Hidroxilamina e carbonato de amônio , no processo Raschig
Fenol , no processo de Raschig-Hooker
Uréia , no processo de uréia Bosch-Meiser e na síntese de Wöhler
Aminoácidos , usando a síntese de aminoácidos de Strecker
Acrilonitrilo , no processo Sohio
A amônia também pode ser usada para fazer compostos em reações que não são especificamente nomeadas. Exemplos de tais compostos incluem: perclorato de amónio , nitrato de amónio , formamida , tetróxido de dinitrogénio , alprazolam , etanolamina , carbamato de etilo , hexametilenotetramina e bicarbonato de amónio .

Como um limpador 
A amônia doméstica é uma solução de NH 3 em água (isto é, hidróxido de amônio ) usada como um limpador de uso geral para muitas superfícies. Como a amônia resulta em um brilho relativamente livre de riscos, um de seus usos mais comuns é limpar vidro, porcelana e aço inoxidável. Também é freqüentemente usado para limpeza de fornos e itens de imersão para soltar sujeira cozida. A amônia doméstica varia em concentração por peso de 5 a 10% de amônia.  Os fabricantes norte-americanos de produtos de limpeza são obrigados a fornecer a folha de dados de segurança do produto, que lista a concentração utilizada.

Fermentação 
Soluções de amônia variando de 16% a 25% são usadas na indústria de fermentação como fonte de nitrogênio para microorganismos e para ajustar o pH durante a fermentação.

Agente antimicrobiano para produtos alimentícios
Já em 1895, sabia-se que a amônia era "fortemente anti - séptica ... ela requer 1,4 gramas por litro para preservar o chá de vaca ".  Em um estudo, a amônia anidra destruiu 99,999% das bactérias zoonóticas em 3 tipos de ração animal , mas não em silagem .  A amônia anidra é usada atualmente comercialmente para reduzir ou eliminar a contaminação microbiana da carne bovina .  A carne magra de textura fina da indústria de carne bovina é feita a partir de aparas de carne gorda (cerca de 50 a 70% de gordura), removendo-se a gordura usando calor e centrifugação., em seguida, tratá-lo com amônia para matar E. coli . O processo foi considerado eficaz e seguro pelo Departamento de Agricultura dos EUA com base em um estudo que descobriu que o tratamento reduz a E. coli a níveis indetectáveis.  Tem havido preocupações de segurança sobre o processo, bem como reclamações dos consumidores sobre o sabor e o cheiro da carne tratada em níveis ótimos de amônia. O nível de amônia em qualquer produto final não chegou perto dos níveis tóxicos para os seres humanos.

Usos menores e emergentes 

Refrigeração - R717
Por causa das propriedades de vaporização da amônia, é um refrigerante útil . Era comumente usado antes da popularização dos clorofluorcarbonos (Freons). A amônia anidra é amplamente utilizada em aplicações de refrigeração industrial e pistas de hóquei devido à sua alta eficiência energética e baixo custo. Ela sofre da desvantagem da toxicidade, que restringe seu uso doméstico e de pequena escala. Juntamente com seu uso em refrigeração por compressão de vapor moderna, ele é usado em uma mistura junto com hidrogênio e água em refrigeradores de absorção . O ciclo de Kalina, que é de importância crescente para as centrais geotérmicas, depende do amplo intervalo de ebulição da mistura de amônia e água. O refrigerante de amônia também é usado no radiador S1 a bordo da Estação Espacial Internacional em dois circuitos que são usados ​​para regular a temperatura interna e permitir experimentos dependentes da temperatura.

A importância potencial da amônia como refrigerante aumentou com a descoberta de que os CFCs e HFCs expelidos são gases de efeito estufa extremamente potentes e estáveis.  A contribuição para o efeito estufa dos CFCs e HFCs em uso corrente, se ventilados, corresponderia à de todos os CO 2 na atmosfera.

Para remediação de emissões gasosas
A amônia é usada para remover o SO 2 da queima de combustíveis fósseis e o produto resultante é convertido em sulfato de amônio para uso como fertilizante. A amônia neutraliza os poluentes óxido de nitrogênio (NO x ) emitidos pelos motores diesel. Esta tecnologia, chamada SCR ( redução catalítica seletiva ), baseia-se em um catalisador baseado em vanadia .

A amônia pode ser usada para mitigar vazamentos gasosos de fosgênio . 

Como combustível

A densidade de energia bruta da amônia líquida é de 11,5 MJ / L,  que é cerca de um terço da do diesel . Existe a oportunidade de converter a amônia de volta ao hidrogênio, onde ela pode ser usada para alimentar células de combustível de hidrogênio ou diretamente dentro de células de combustível de alta temperatura.  A conversão de amônia em hidrogênio através do processo sódio-amida, seja para combustão ou como combustível para uma célula de combustível de membrana de troca de prótons ,  é possível. A conversão para hidrogênio permitiria o armazenamento de hidrogênio a quase 18% em peso, em comparação com 5% para o hidrogênio gasoso sob pressão.

Motores de amônia ou motores de amônia, usando amônia como fluido de trabalho , têm sido propostos e usados ​​ocasionalmente.  O princípio é semelhante ao usado em uma locomotiva sem fogo , mas com amônia como fluido de trabalho, em vez de vapor ou ar comprimido. Os motores de amônia foram usados ​​experimentalmente no século 19 por Goldsworthy Gurney no Reino Unido e pela linha de bonde da St. Charles Avenue em Nova Orleans nas décadas de 1870 e 1880,  e durante a Segunda Guerra Mundial a amônia foi usada para abastecer ônibus na Bélgica.

A amônia é por vezes proposta como uma alternativa prática ao combustível fóssil para motores de combustão interna . Sua alta octanagem de 120  e baixa temperatura de chama permite o uso de altas taxas de compressão sem uma penalidade de alta produção de NOx. Como a amônia não contém carbono, sua combustão não pode produzir dióxido de carbono , monóxido de carbono , hidrocarbonetos ou fuligem .

No entanto, a amônia não pode ser facilmente usada nos motores existentes do ciclo Otto devido à sua faixa de inflamabilidade muito estreita , e há também outras barreiras ao uso generalizado de automóveis. Em termos de suprimento de amônia bruta, as plantas teriam que ser construídas para aumentar os níveis de produção, exigindo capital significativo e fontes de energia. Embora seja o segundo produto químico mais produzido, a escala de produção de amônia é uma pequena fração do uso mundial de petróleo. Pode ser fabricado a partir de fontes de energia renováveis, bem como carvão ou energia nuclear. A represa de Rjukan de 60 MW em Telemark , na Noruega, produzia amônia por muitos anos a partir de 1913, fornecendo fertilizantes para grande parte da Europa.

Apesar disso, vários testes foram feitos. Em 1981, uma empresa canadense converteu um Chevrolet Impala 1981 para operar usando amônia como combustível.  Em 2007, uma picape da Universidade de Michigan, movida a amônia, viajou de Detroit a São Francisco como parte de uma demonstração, exigindo apenas um abastecimento em Wyoming.

Em comparação com o hidrogênio como combustível , a amônia é muito mais eficiente em termos de energia e pode ser produzida, armazenada e entregue a um custo muito menor do que o hidrogênio, que deve ser mantido comprimido como um líquido criogênico.

Motores de foguete também foram alimentados por amônia. O motor de foguete Reaction Motors XLR99 que impulsionou a aeronave de pesquisa hipersônica X-15 usou amônia líquida. Embora não seja tão poderoso quanto outros combustíveis, não deixou fuligem no motor de foguete reutilizável, e sua densidade corresponde aproximadamente à densidade do oxidante, o oxigênio líquido, que simplificou o projeto da aeronave.

Como estimulante 

A amônia, como o vapor liberado pelo cheiro de sais , encontrou um uso significativo como estimulante respiratório. A amônia é comumente usada na fabricação ilegal de metanfetamina através de uma redução de bétula .O método Birch de fabricação de metanfetamina é perigoso porque o metal alcalino e a amônia líquida são extremamente reativos, e a temperatura da amônia líquida a torna suscetível a ebulição explosiva quando reagentes são adicionados.

Têxtil 
A amônia líquida é usada para o tratamento de materiais de algodão, dando propriedades como mercerização , usando álcalis. Em particular, é usado para pré-lavagem de lã.

Gás de elevação 
À temperatura e pressão padrão, a amônia é menos densa que a atmosfera e tem aproximadamente 45-48% do poder de elevação de hidrogênio ou hélio . A amônia foi usada às vezes para encher balões do tempo como um gás de levantamento . Devido ao seu ponto de ebulição relativamente alto (comparado ao hélio e ao hidrogênio), a amônia poderia ser refrigerada e liquefeita a bordo de um dirigível para reduzir a sustentação e adicionar lastro (e retornado a um gás para aumentar a sustentação e reduzir o lastro).

Carpintaria 

A amônia tem sido usada para escurecer o carvalho branco em móveis Arts & Crafts e Mission-style. Os vapores de amônia reagem com os taninos naturais da madeira e fazem com que ela mude de cor.

Portador de energia 
A amônia pode ser fabricada a partir de energia solar, ar e água. Esta é uma maneira eficiente de empacotar hidrogênio em um produto químico que é muito mais barato de armazenar e transportar do que o hidrogênio puro, seja como gás ou como líquido. De fato, por volume, a amônia contém mais hidrogênio do que o hidrogênio líquido. A amônia pode ser a chave para superar não apenas as flutuações diárias, mas também sazonais, das fontes de energia renováveis.

Essa abordagem resolverá muitos dos problemas previstos para a economia do hidrogênio proposta , que em vez disso poderia ser substituída por uma economia de amônia, essencialmente ainda uma economia de hidrogênio.

No início de agosto de 2018, cientistas da Austrália 's Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) anunciou o sucesso do desenvolvimento de um processo para liberar hidrogênio a partir de amônia e colheita que pelo ultra-alta pureza como combustível para carros. Isso usa uma membrana especial. Dois veículos de célula de combustível de demonstração têm a tecnologia, um Hyundai Nexo e um Toyota Mirai .

A produção intermitente de amônia em pequena escala, para uso agrícola local, pode ser um substituto viável para a ligação de redes elétricas como um sumidouro para a energia gerada por turbinas eólicas em instalações rurais isoladas. Tal produção dependeria necessariamente de novos métodos eficientemente catalisados ​​para emergir dos laboratórios.

Precauções de segurança

A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional dos EUA (OSHA) definiu um limite de exposição de 15 minutos para amônia gasosa de 35 ppm por volume no ar ambiental e um limite de exposição de 8 horas de 25 ppm por volume.  O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) reduziu recentemente o IDLH (Imediatamente Perigoso para Vida e Saúde, o nível em que um trabalhador saudável pode ser exposto por 30 minutos sem sofrer efeitos irreversíveis à saúde) de 500 a 300 em recentes interpretações mais conservadoras da pesquisa original em 1943. Outras organizações têm diferentes níveis de exposição. Padrões da Marinha dos EUA [US Bureau of Ships 1962] concentrações máximas permitidas (MACs): exposição contínua (60 dias): 25 ppm / 1 hora: 400 ppm. O vapor de amônia tem um odor forte, irritante e pungente que age como um aviso de exposição potencialmente perigosa. O limiar médio de odor é de 5 ppm, bem abaixo de qualquer perigo ou dano. A exposição a concentrações muito altas de amônia gasosa pode resultar em dano pulmonar e morte. Embora a amônia seja regulada nos Estados Unidos como gás não inflamável, ela ainda atende à definição de um material que é tóxico por inalação e requer uma permissão de segurança perigosa quando transportada em quantidades superiores a 13.248 litros (3.500 galões). Os produtos domésticos que contêm amônia (por exemplo, Windex ) nunca devem ser usados ​​em conjunto com produtos que contenham água sanitária, pois a reação química resultante produz vapores altamente tóxicos.

A amônia líquida é perigosa porque é higroscópica e pode congelar a carne. Consulte Transportador de gás § Efeitos sobre a saúde de cargas específicas transportadas em transportadores de gás para obter mais informações.

Toxicidade 
A toxicidade das soluções de amônia geralmente não causa problemas para os seres humanos e outros mamíferos, pois existe um mecanismo específico para impedir sua acumulação na corrente sanguínea. A amônia é convertida em carbamoil fosfato pela enzima carbamoil fosfato sintetase , e depois entra no ciclo da ureia para ser incorporada em aminoácidos ou excretada na urina. Peixes e anfíbios não possuem esse mecanismo, pois geralmente podem eliminar a amônia de seus corpos por excreção direta. A amônia, mesmo em concentrações diluídas, é altamente tóxica para os animais aquáticos e, por essa razão, é classificada como perigosa para o meio ambiente..

A amônia é um constituinte da fumaça do tabaco . 

Coking wastewater
A amônia está presente nos fluxos de água residual de coqueificação, como um subproduto líquido da produção de coque do carvão .  Em alguns casos, a amônia é descarregada para o ambiente marinho, onde atua como poluente. A fábrica de Whyalla na Austrália do Sul é um exemplo de uma instalação de produção de coque que descarrega amônia em águas marinhas.

Aquicultura 
Acredita-se que a toxicidade da amônia seja uma causa de perdas inexplicáveis ​​nos viveiros de peixes. O excesso de amônia pode se acumular e causar alteração do metabolismo ou aumento do pH corporal do organismo exposto. A tolerância varia entre espécies de peixes. Em concentrações mais baixas, em torno de 0,05 mg / L, a amônia não ionizada é prejudicial às espécies de peixes e pode resultar em crescimento deficiente e taxas de conversão alimentar, redução da fecundidade e fertilidade e aumento do estresse e da suscetibilidade a infecções e doenças bacterianas. Expostos ao excesso de amônia, os peixes podem sofrer perda de equilíbrio, hiperexcitabilidade, aumento da atividade respiratória e consumo de oxigênio e aumento da frequência cardíaca.Em concentrações superiores a 2,0 mg / L, a amônia causa danos às brânquias e tecidos, letargia extrema, convulsões, coma e morte.Experimentos mostraram que a concentração letal para uma variedade de espécies de peixes varia de 0,2 a 2,0 mg / l.

Durante o inverno, quando os alimentos reduzidos são administrados ao estoque de aquicultura, os níveis de amônia podem ser maiores. Temperaturas ambientes mais baixas reduzem a taxa de fotossíntese de algas, de forma que menos amônia é removida por qualquer alga presente. Dentro de um ambiente de aquacultura, especialmente em grande escala, não há remédio de ação rápida para níveis elevados de amônia. Recomenda-se a prevenção, e não a correção, para reduzir os danos aos peixes de criação e nos sistemas de águas abertas, o meio ambiente.

Informação de armazenamento 
Semelhante ao propano , a amônia anidra ferve abaixo da temperatura ambiente quando à pressão atmosférica. Um recipiente de armazenamento com capacidade para 250  psi (1,7  MPa ) é adequado para conter o líquido.  Os compostos de amônio nunca devem entrar em contato com bases (a menos que em uma reação prevista e contida), pois quantidades perigosas de gás de amônia podem ser liberadas.

Uso doméstico 
Soluções de amônia(5-10% em peso) são usadas como limpadores domésticos, particularmente para vidro. Estas soluções são irritantes para os olhos e membranas mucosas (vias respiratórias e digestivas) e, em menor grau, para a pele. Deve-se ter cuidado para que o produto químico nunca seja misturado em qualquer líquido contendo alvejante, pois pode resultar em um gás venenoso. A mistura com produtos contendo cloro ou oxidantes fortes, como água sanitária doméstica , pode levar a compostos perigosos, como cloraminas

Uso de laboratório de soluções de amônia 

Os riscos das soluções de amônia dependem da concentração: soluções de amônia "diluídas" geralmente são 5 a 10% em peso (<5,62 mol / L); As soluções "concentradas" são geralmente preparadas a> 25% em peso. Uma solução a 25% (por peso) tem uma densidade de 0,907 g / cm 3 , e uma solução que tem uma densidade mais baixa será mais concentrado. A classificação da União Europeia de soluções de amônia é dada na tabela.

Concentração
por peso (w / w) Molaridade Concentração
massa / volume (w / v) Classificação Frases R
5 a 10% 2,87-5,62 mol / l 48,9 a 95,7 g / l Irritante ( Xi ) R36 / 37/38
10 a 25% 5,62-13,29 mol / l 95,7 a 226,3 g / l Corrosivo ( C ) R34
> 25% > 13,29 mol / l > 226,3 g / l
Corrosivo ( C )
Perigoso para
o meio ambiente ( N )
R34 , R50
Frases S : (S1 / 2) , S16 , S36 / 37/39 , S45 , S61 .
O vapor de amônia das soluções concentradas de amônia é gravemente irritante para os olhos e para o trato respiratório, e essas soluções só devem ser tratadas em um exaustor. As soluções saturadas ("0.880" - ver # Propriedades ) podem desenvolver uma pressão significativa dentro de um frasco fechado em climas quentes, e o frasco deve ser aberto com cuidado; isso geralmente não é um problema para soluções de 25% ("0,900").

As soluções de amônia não devem ser misturadas com halogênios , pois produtos tóxicos e / ou explosivos são formados. O contato prolongado de soluções de amônia com sais de prata , mercúrio ou iodeto também pode levar a produtos explosivos: tais misturas são frequentemente formadas em análise inorgânica qualitativa , e devem ser levemente acidificadas, mas não concentradas (<6% p / v) antes do descarte está completo.

Uso de laboratório de amônia anidra (gás ou líquido)
A amônia anidra é classificada como tóxica ( T ) e perigosa para o meio ambiente ( N ). O gás é inflamável ( temperatura de autoignição : 651 ° C) e pode formar misturas explosivas com o ar (16–25%). O limite de exposição permissível (PEL) nos Estados Unidos é de 50  ppm (35 mg / m 3 ), enquanto a concentração de IDLH é estimada em 300 ppm. A exposição repetida à amônia diminui a sensibilidade ao cheiro do gás: normalmente, o odor é detectável em concentrações inferiores a 50 ppm, mas indivíduos dessensibilizados podem não detectá-lo mesmo em concentrações de 100 ppm. Amônia anidra corrói o cobre - e zinco contendoligas e acessórios de latão não devem ser usados ​​para lidar com o gás. A amônia líquida também pode atacar a borracha e certos plásticos.

A amônia reage violentamente com os halogênios. O triiodeto de nitrogênio , um alto explosivo primário , é formado quando a amônia entra em contato com o iodo . A amônia causa a polimerização explosiva do óxido de etileno . Também forma compostos explosivos fulminantes com compostos de ouro , prata , mercúrio , germânio ou telúrio , e com stibine . Reações violentas também foram relatadas com acetaldeído , soluções de hipoclorito , ferricianeto de potássioe peróxidos .

Síntese e Produção 

A amônia é uma das substâncias químicas inorgânicas mais produzidas, com uma produção mundial de 176 milhões de toneladas em 2014.  China respondeu por 32,6%, seguida pela Rússia com 8,1%, Índia com 7,6% e Estados Unidos com 6,4%. %.

Antes do início da Primeira Guerra Mundial , a maior parte da amônia era obtida pela destilação seca de produtos nitrogenados de origem vegetal e animal, incluindo esterco de camelo , onde era destilada pela redução do ácido nitroso e nitritos com hidrogênio; além disso, foi produzido pela destilação de carvão e também pela decomposição de sais de amônio por hidróxidos alcalinos como o cal viva :
2 NH 4 Cl + 2 CaO? CaCl 2 + Ca (OH) 2 + 2 NH 3 ( g )
Para a síntese laboratorial de pequena escala, pode-se aquecer a ureia e o hidróxido de cálcio :

(NH2) 2 CO + Ca (OH) 2 → CaCO 3 + 2NH 3
Processo Haber-Bosch

A produção em massa de amônia usa principalmente o processo Haber-Bosch , reagindo com hidrogênio (H 2 ) e nitrogênio (N 2 ) a uma temperatura moderadamente elevada (450 ° C) e alta pressão (100 atmosferas padrão (10.000 kPa)):

3 H 2 + N 2 → 2 NH 3 ( g )
Essa reação é exotérmica e resulta em diminuição da entropia, o que significa que a reação é favorecida a temperaturas mais baixase pressões mais altas.  Isto torna difícil e dispendioso alcançar, pois temperaturas mais baixas resultam em cinética de reação mais lenta (portanto, uma taxa de reação mais lenta )  e alta pressão requer vasos de pressão de alta resistência que não são enfraquecidos pela fragilização por hidrogênio . Além disso, o nitrogênio diatômico é ligado por uma ligação tripla excepcionalmente forte , o que o torna bastante inerte.Tanto o rendimento quanto a eficiência do processo Haber-Bosch são baixos, o que significa que a amônia produzida deve ser continuamente separada e extraída para que a reação prossiga em um ritmo apreciável.  Combinada com a energia necessária para produzir hidrogênio  e nitrogênio atmosférico purificado, a produção de amônia é um processo muito intensivo em energia, consumindo 1 a 2% da energia global, 3% das emissões globais de carbono,  e 3 a 5% do consumo de gás natural.

Amônia líquida como solvente 

A amônia líquida é o solvente ionizante não aquoso mais conhecido e amplamente estudado. Sua propriedade mais notável é sua capacidade de dissolver metais alcalinos para formar soluções altamente coloridas e eletricamente condutoras contendo elétrons solvatados . Além dessas soluções notáveis, grande parte da química na amônia líquida pode ser classificada por analogia com reações relacionadas em soluções aquosas. A comparação das propriedades físicas do NH 3 com as da água mostra que o NH 3 tem o menor ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, viscosidade , constante dielétrica e condutividade elétrica ; isto é devido, pelo menos em parte, à ligação de hidrogênio mais fraca em NH 3e porque tal ligação não pode formar redes reticuladas, uma vez que cada NH 3 molécula tem apenas um par de electrões em comparação com dois em cada um H 2 O molécula. A constante de dissociação iônica de NH 3 líquido a -50 ° C é de aproximadamente 10 −33 mol · 2 −1 −2 .

Solubilidade de sais
Solubilidade (g de sal por 100 g de líquido NH 3 )
Acetato de amónio 253,2
Nitrato de amônio 389,6
Nitrato de lítio 243,7
Nitrato de sódio 97,6
Nitrato de potássio 10,4
Fluoreto de sódio 0,35
Cloreto de sódio 157,0
Brometo de sódio 138,0
Iodeto de sódio 161,9
Tiocianato de sódio 205,5
A amônia líquida é um solvente ionizante, embora menos que a água, e dissolve uma gama de compostos iônicos, incluindo muitos nitratos , nitritos , cianetos , tiocianatos , complexos de metal ciclopentadienil e bis (trimetilsilil) amidas metálicas .  A maioria dos sais de amônio é solúvel e age como ácido em soluções de amônia líquida. A solubilidade dos sais halogenados aumenta de flúor para iodeto . Uma solução saturada de nitrato de amónio ( solução Divers , em homenagem a Edward Divers) contém 0,83 mol soluto por mole de amoníaco e tem uma pressão de vapor inferior a 1 bar, mesmo a 25 ° C (77 ° F).

Soluções de metais

A amônia líquida dissolverá os metais alcalinos e outros metais eletropositivos , como magnésio , cálcio , estrôncio , bário , európio e itérbio . Em baixas concentrações (<0,06 mol / l), formam-se soluções azuis profundas: estas contêm cátions metálicos e elétrons solvatados , elétrons livres que são circundados por uma gaiola de moléculas de amônia.

Estas soluções são muito úteis como agentes redutores fortes. Em concentrações mais elevadas, as soluções são metálicas na aparência e na condutividade elétrica. Em baixas temperaturas, os dois tipos de solução podem coexistir como fases imiscíveis .

Propriedades redox da amônia líquida


E ° (V, amônia) E ° (V, água)
Li + + e - ⇌ Li −2,24 −3,04
K + + e - ⇌ K −1,98 −2.93
Na + + e - ⇌ Na −1,85 −2.71
Zn 2+ + 2e - ⇌ Zn −0,53 −0,76
NH 4 + + e - ⇌ ½ H 2 + NH 3 0,00 -
Cu 2 + + 2e - ⇌ Cu +0,43 +0,34
Ag + + e - ⇌ Ag +0,83 +0,80
A faixa de estabilidade termodinâmica das soluções de amônia líquida é muito estreita, pois o potencial de oxidação para dinitrogênio, E ° (N 2 + 6NH 4 + + 6e - ⇌ 8NH 3 ), é de apenas +0,04 V. Na prática, tanto a oxidação dinitrogênio e redução ao di-hidrogênio são lentos. Isto é particularmente verdadeiro para soluções redutoras: as soluções dos metais alcalinos mencionados acima são estáveis ​​por vários dias, decompõe-se lentamente na amida metálica.e di-hidrogênio. A maioria dos estudos envolvendo soluções de amônia líquida é feita em condições de redução; Embora a oxidação da amônia líquida seja geralmente lenta, ainda existe o risco de explosão, particularmente se os íons de metais de transição estiverem presentes como possíveis catalisadores.

O papel da amônia em sistemas biológicos e doenças humanas 

A amônia é um resíduo metabólico e uma entrada metabólica em toda a biosfera . É uma fonte importante de nitrogênio para sistemas vivos. Embora o azoto atmosférico é abundante (mais de 75%), alguns seres vivos são capazes de utilizar esse azoto atmosférico na sua forma diatómico, N 2 gás. Portanto, a fixação de nitrogênio é necessária para a síntese de aminoácidos, que são os blocos de construção das proteínas . Algumas plantas contam com amônia e outros resíduos nitrogenados incorporados ao solo pela matéria em decomposição. Outros, como leguminosas fixadoras de nitrogênio , beneficiam-se de relações simbióticas com rizóbiosque criam amônia a partir do nitrogênio atmosférico.

Biossíntese 
Em certos organismos, a amônia é produzida a partir do nitrogênio atmosférico por enzimas chamadas nitrogenases . O processo global é chamado de fixação de nitrogênio . Intenso esforço tem sido direcionado para o entendimento do mecanismo de fixação biológica de nitrogênio; o interesse científico neste problema é motivado pela estrutura incomum do sítio ativo da enzima, que consiste em um conjunto de Fe 7 MoS 9 .

A amônia também é um produto metabólico da desaminação de aminoácidos catalisada por enzimas como a glutamato desidrogenase 1 . A excreção de amônia é comum em animais aquáticos. Em humanos, é rapidamente convertida em uréia , que é muito menos tóxica, particularmente menos básica . Esta ureia é um componente importante do peso seco da urina . A maioria dos répteis, aves, insetos e caracóis excretam o ácido úrico apenas como resíduos nitrogenados.

Em fisiologia 
A amônia também desempenha um papel na fisiologia animal normal e anormal . É biossintetizado através do metabolismo normal de aminoácidos e é tóxico em altas concentrações. O fígado converte amônia em uréia através de uma série de reações conhecidas como ciclo da uréia . A disfunção hepática, como a observada na cirrose , pode levar a grandes quantidades de amônia no sangue ( hiperamonemia ). Da mesma forma, defeitos nas enzimas responsáveis ​​pelo ciclo da uréia, como a ornitina transcarbamilase , levam à hiperamonemia. A hiperamonemia contribui para a confusão e coma da encefalopatia hepática, bem como a doença neurológica comum em pessoas com defeitos do ciclo da uréia e acidurias orgânicas .

A amônia é importante para o equilíbrio ácido / base animal normal. Após a formação de amônio a partir de glutamina , α-cetoglutarato pode ser degradado para produzir duas moléculas de bicarbonato , que estão disponíveis como tampões para ácidos dietéticos. O amônio é excretado na urina, resultando em perda líquida de ácido. A amônia pode se difundir através dos túbulos renais, combinar com um íon de hidrogênio e, assim, permitir uma maior excreção de ácido.

Excreção

Os íons de amônio são um resíduo tóxico do metabolismo em animais . Em peixes e invertebrados aquáticos, é excretado diretamente na água. Em mamíferos, tubarões e anfíbios, é convertido no ciclo da uréia em ureia , porque é menos tóxico e pode ser armazenado de forma mais eficiente. Em aves, répteis e caracóis terrestres, o amônio metabólico é convertido em ácido úrico , que é sólido e pode, portanto, ser excretado com perda mínima de água

Na astronomia

A amônia foi detectada nas atmosferas dos planetas gigantes gasosos, incluindo Júpiter , junto com outros gases como o metano, o hidrogênio e o hélio . O interior de Saturno pode incluir cristais congelados de amônia. É encontrado naturalmente em Deimos e Fobos - as duas luas de Marte .

Espaço interestelar 
A amônia foi detectada pela primeira vez no espaço interestelar em 1968, com base nas emissões de micro - ondas da direção do núcleo galáctico . Esta foi a primeira molécula poliatômica a ser detectada. A sensibilidade da molécula a uma ampla gama de excitações e a facilidade com que pode ser observada em várias regiões fez da amônia uma das moléculas mais importantes para estudos de nuvens moleculares .  A intensidade relativa das linhas de amônia pode ser usada para medir a temperatura do meio emissor.

As seguintes espécies isotópicas de amônia foram detectadas:

NH 3 , 15 NH 3 , NH 2 D , NHD 2 e ND 3
A detecção de amônia triplamente deuterada foi considerada uma surpresa, pois o deutério é relativamente escasso. Acredita-se que as condições de baixa temperatura permitam que essa molécula sobreviva e se acumule.

Desde a sua descoberta interestelar, o NH 3 provou ser uma ferramenta espectroscópica inestimável no estudo do meio interestelar. Com um grande número de transições sensíveis a uma ampla gama de condições de excitação, o NH 3 tem sido amplamente detectado astronomicamente - sua detecção foi relatada em centenas de artigos de periódicos. A lista abaixo é uma amostra de artigos de periódicos que destacam a gama de detectores que foram usados ​​para identificar amônia.

O estudo da amônia interestelar tem sido importante para várias áreas de pesquisa nas últimas décadas. Algumas delas são delineadas abaixo e envolvem principalmente o uso de amônia como um termômetro interestelar.

Mecanismos de formação interestelar 

A abundância interestelar para amônia foi medida para uma variedade de ambientes. A razão [NH 3 ] / [H 2 ] foi estimada em 10-7 em pequenas nuvens escuras  até 10-5 no núcleo denso do Complexo Orion Molecular Cloud .  Embora um total de 18 rotas totais de produção tenham sido propostas,  o principal mecanismo de formação do NH 3 interestelar é a reação:

NH 4 + + e - → NH 3 + H ·
A constante de taxa, k , dessa reação depende da temperatura do ambiente, com um valor de 5,2 × 10 −6 a 10 K.  A constante de taxa foi calculada a partir da fórmula {\ displaystyle k = a (T / 300) ^ {B}} {\ displaystyle k = a (T / 300) ^ {B}}. Para a reação de formação primária, a  =  1,05 × 10 −6 e B  = −0,47 . Assumindo uma abundância de NH 4 + de 3 × 10 −7 e uma abundância de elétrons de 10 −7 típica de nuvens moleculares, a formação prosseguirá a uma taxa de 1,6 × 10 −9  cm −3 s −1 em uma nuvem molecular do total densidade 10 5  cm −3 .

Todas as outras reações de formação propostas têm constantes de velocidade entre 2 e 13 ordens de magnitude menores, tornando sua contribuição para a abundância de amônia relativamente insignificante.  Como exemplo da contribuição menor que outras reações de formação desempenham, a reação:

H 2 + NH 2 → NH 3 + H
tem uma constante de taxa de 2,2 × 10 −15 . Assumindo densidades H 2 de 10 5 e razão [NH 2 ] / [H 2 ] de 10 −7 , esta reação prossegue a uma taxa de 2,2 × 10 −12 , mais de 3 ordens de grandeza mais lenta que a reação primária acima.

Algumas das outras possíveis reações de formação são:

H - + NH 4 + → NH 3 + H 2
PNH 3 + + e - → P + NH 3
Mecanismos de destruição interestelar
Existem 113 reações propostas totais que levam à destruição de NH 3 . Destes, 39 foram tabulados em tabelas extensas da química entre os compostos C, N e O.  Uma revisão da amônia interestelar cita as seguintes reações como os principais mecanismos de dissociação:

NH 3 + H 3 + → NH 4 + + H 2









( 1 )

NH 3 + HCO + → NH 4 + + CO









( 2 )

com constantes de velocidade de 4,39 × 10 −9 e 2,2 × 10 −9 ,respectivamente. As equações acima ( 1 , 2 ) correm a uma taxa de 8,8 × 10 −9 e 4,4 × 10 −13 , respectivamente. Estes cálculos assumiram as constantes e abundâncias de taxa dada de [NH 3 ] / [H 2 ] = 10 −5 , [H 3 + ] / [H 2 ] = 2 × 10 −5 , [HCO + ] / [H 2 ] = 2 × 10 −9 e densidades totais de n = 10 5, típico de nuvens moleculares frias, densas.  Claramente, entre essas duas reações primárias, a equação ( 1 ) é a reação de destruição dominante, com uma taxa ≈10.000 vezes mais rápida que a equação ( 2 ). Isto é devido à abundância relativamente alta de H 3 + .

Detecções de antenas únicas 
Observações de rádio do NH 3 do Telescópio de Rádio Effelsberg 100-m revelam que a linha de amônia é separada em dois componentes - uma crista de fundo e um núcleo não resolvido. O fundo corresponde bem com os locais detectados anteriormente CO.  A 25 m telescópio Chilbolton na Inglaterra detectado assinaturas de rádio de amoníaco em regiões HII , HNH 2 S masers , HH objectos, e outros objectos associados com a formação de estrela. Uma comparação das larguras das linhas de emissão indica que as velocidades turbulentas ou sistemáticas não aumentam nos núcleos centrais das nuvens moleculares.

A radiação de microonda da amônia foi observada em vários objetos galácticos incluindo W3 (OH), Orion A , W43, W51, e cinco fontes no centro galáctico. A alta taxa de detecção indica que esta é uma molécula comum no meio interestelar e que as regiões de alta densidade são comuns na galáxia.

Estudos interferométricos 
VLA observações de NH 3 em sete regiões com alta velocidade saídas gasosos revelou condensações de menos do que 0,1 pc em L1551, S140, e Cepheus Uma . Três condensações individuais foram detectadas em Cepheus A, uma delas com uma forma altamente alongada. Eles podem desempenhar um papel importante na criação do fluxo bipolar na região.

A amônia extragaláctica foi visualizada usando o VLA no IC 342 . O gás quente tem temperaturas acima de 70 K, o que foi inferido a partir de razões de linha de amônia e parece estar intimamente associado com as porções mais internas da barra nuclear visto em CO.  NH 3 também foi monitorado por VLA em direção a uma amostra de quatro galácticas. regiões HII ultracompactas: G9.62 + 0.19, G10.47 + 0.03, G29.96-0.02 e G31.41 + 0.31. Com base nos diagnósticos de temperatura e densidade, conclui-se que, em geral, esses aglomerados são provavelmente os locais de formação maciça de estrelas em uma fase evolutiva inicial, antes do desenvolvimento de uma região HII ultracompacta.

Detecções de infravermelho 
Absorção em 2,97 micrômetros devido à amônia sólida foi registrada a partir de grãos interestelares no Objeto Becklin-Neugebauer e provavelmente também na NGC 2264-IR. Essa detecção ajudou a explicar a forma física de linhas de absorção de gelo anteriormente mal compreendidas e relacionadas.

Um espectro do disco de Júpiter foi obtido do Kuiper Airborne Observatory , cobrindo a faixa espectral de 100 a 300 cm- 1 . A análise do espectro fornece informações sobre propriedades médias globais do gás de amônia e uma névoa de gelo de amônia.

Um total de 149 posições de nuvens escuras foram pesquisadas em busca de evidências de 'núcleos densos' usando a linha de inversão giratória (J, K) = (1,1) do NH 3 . Em geral, os núcleos não são esféricos, com relações de aspecto que variam de 1,1 a 4,4. Verifica-se também que os núcleos com estrelas têm linhas mais largas do que núcleos sem estrelas.

A amônia foi detectada na Nebulosa do Draco e em uma ou possivelmente duas nuvens moleculares, que estão associadas ao cirro infravermelho galáctico de alta latitude . A descoberta é significativa porque eles podem representar os locais de nascimento para as estrelas do tipo B de metalicidade da População I no halo galáctico que poderia ter sido encontrado no disco galáctico.

Observações de nuvens escuras próximas 
Através do balanceamento e emissão estimulada com emissão espontânea, é possível construir uma relação entre a temperatura de excitaçãoe densidade. Além disso, uma vez que os níveis de transição de amônia podem ser aproximados por um sistema de 2 níveis a baixas temperaturas, esse cálculo é bastante simples. Esta premissa pode ser aplicada a nuvens escuras, regiões suspeitas de temperaturas extremamente baixas e possíveis locais para futura formação de estrelas. As detecções de amônia em nuvens escuras mostram linhas muito estreitas - indicativas não apenas de baixas temperaturas, mas também de um baixo nível de turbulência na nuvem interna. Os cálculos de razão de linha fornecem uma medição da temperatura da nuvem que é independente das observações anteriores de CO. As observações de amônia foram consistentes com as medidas de temperatura de rotação de CO de K.10 K. Com isso, as densidades podem ser determinadas, e foram calculadas para variar entre 10 4 e 10 5 cm −3em nuvens escuras. O mapeamento de NH 3 fornece tamanhos típicos de nuvens de 0,1 pc e massas próximas a 1 massa solar. Esses núcleos frios e densos são os locais da futura formação de estrelas.

Regiões UC HII 
Regiões HII ultracompactas estão entre os melhores traçadores de formação de estrelas de alta massa. O material denso que circunda as regiões UCHII é provavelmente molecular. Como um estudo completo da formação de estrelas massivas envolve necessariamente a nuvem a partir da qual a estrela se formou, a amônia é uma ferramenta inestimável na compreensão deste material molecular circundante. Uma vez que este material molecular pode ser espacialmente resolvido, é possível restringir as fontes de aquecimento / ionização, temperaturas, massas e tamanhos das regiões. Os componentes de velocidade deslocados por Doppler permitem a separação de regiões distintas do gás molecular que podem traçar fluxos de saída e núcleos quentes originados da formação de estrelas.

Detecção extragaláctica
A amônia foi detectada em galáxias externas,  e ao medir simultaneamente várias linhas, é possível medir diretamente a temperatura do gás nessas galáxias. As proporções de linha implicam que as temperaturas do gás são quentes (~ 50 K), originadas de nuvens densas com tamanhos de dezenas de pc. Esta imagem é consistente com a imagem dentro de nossa galáxia Via Láctea - núcleos moleculares quentes densos se formam ao redor de estrelas recém-formadas embutidas em nuvens maiores de material molecular na escala de várias centenas de pc (nuvens moleculares gigantes; GMCs).

Comentários

Postagens mais visitadas deste blog

Significado do piercing na língua

Como adicionar Gadget e Widget flutuante na barra lateral do Blog

Este gatinho amputado ganhou patas biônicas, e você tem que ver ele andando novamente

Certa vez perguntaram a Albert Einstein: “Qual é a sensação de ser o homem mais inteligente a estar vivo? A resposta de Einstein foi: “eu não sei, você tem de perguntar ao Nikola Tesla”

13 pessoas que tinham uma tarefa e falharam miseravelmente nela