Сульфат аммония – аммонийная неорганическая соль серной кислоты, содержащая 21% азота в виде аммония катионов и 24% серы в виде сульфата анионов. Сульфат аммония зачастую используется в качестве удобрения для щелочной почвы.
Сульфат аммония встречается в виде бесцветных кристаллов или мелких белых гигроскопичных гранул.
Сульфат аммония, также известный как диаммоний сульфат или соль серной кислоты, представляет собой белое кристаллическое вещество без запаха, на вкус соленое. Соединение легко растворимо в воде, но не растворяется в спирте или ацетоне.
Получение сульфата аммония в лабораторных условия возможно путем воздействия концентрированной серной кислотой 2NH3 на концентрированный раствор H2SO4.
Также возможно получение сульфата аммония путем ввода газообразного аммиака в горячие газы.
Сульфат аммония разлагается при нагревании до 250°С. Если вещество нагреть до более высокой температуры, то оно распадется на аммиак, азот, диоксид серы и воду.
Применение сульфата аммония
Основное применение сульфата аммония – удобрение для щелочной почвы. В почве ионы сульфата аммония высвобождаются и образуют небольшое количество кислоты, которая понижает почвы и в то же время насыщает необходимым азотом для лучшего роста растений. Основным недостатком использования сульфата аммония является низкое содержание азота по сравнению с нитратом аммония.
Также широко известно применение сульфата аммония в качестве сельскохозяйственного спрея и адъюванта для водорастворимых инсектицидов, гербицидов и фунгицидов. Он функционирует как связка для катионов железа и кальция, которые присутствуют в воде и растительных клетках. Вещество особенно эффективно в качестве адъюванта для глифосат и глюфосинат гербицидов.
В биохимии переосаждение сульфатом аммония является способом очистки белков. Сульфат аммония растворим в воде и поэтому на его основе можно создавать концентрированные растворы, которые могут очищать белки, вызывая их концентрированное осаждение. Это удобный и простой способ для фракционирования сложных смесей белков, благодаря чему сульфат аммония применяется в качестве ингредиента для многих вакцин от дифтерии, столбняка и коклюша.
В пищевой промышленности сульфат аммония используется в качестве пищевой добавки Е517, которая используется как регулятор кислотности для муки и хлеба и признана безопасной для употребления.
Также сульфат аммония используется для получения других солей аммония, в особенности персульфата аммония.
На основе сульфата аммония изготовляются самодельные взрывчатые вещества.
Сульфат аммония является компонентом порошковых огнетушителей и огнезащитных средств.
Сульфат аммония очень популярен в Японии, Юго-Восточной Азии, а также на северо-востоке Китая и других областях, где выращивают рис. Его используют в качестве удобрения для выращивания риса, чая, зелени, овощей, фруктов и зерновых. Сульфат аммония более эффективен, чем карбамид, бикарбонат аммония, хлорид аммония и аммиачная селитра.
В качестве кормовых добавок, сульфат аммония обеспечивает питательными веществами небелкового азота жвачных животных. Сульфат аммония используется также в некоторых областях рыбоводства.
Свойства сульфата аммония
Кристаллическое вещество нерастворимое в ацетоне, этаноле и эфире.
Плотность сульфата аммония составляет 1,77 г на 1 мл, температура хранения 2-8°C, растворимость в воде составляет 77 г на 100 мл.
Основным свойством сульфата аммония является его стабильность, однако при контакте с сильными окислителями может произойти пожар или взрыв.
Вред сульфата аммония
При вдыхании паров сульфата аммония возможно сильное раздражение и воспаление дыхательных путей. Употребление сульфата аммония внутрь вызывает раздражение желудочно-кишечного тракта, сопровождаемое тошнотой, рвотой и диареей. При контакте сульфата аммония с кожей или глазами возникает раздражение, покраснение, зуд и боль.
Использование сульфата аммония безопасно в хорошо проветриваемых помещениях с использованием защитных очков и масок, закрывающих все лицо, в сапогах, перчатках, фартуках или комбинезонах из непроницаемого материала, такого как ПВХ.
Показать все
Физические и химические свойства
Сульфат аммония (NH 4) 2 SO 4 — бесцветные кристаллы, плотность — 1,766 г/см 3 . При температуре выше +100°C разлагается с выделением аммиака NH 3 и образованием сначала NH 4 HSO 4 , а впоследствии (NH 4) 2 S 2 O 7 и сульфаниловой кислоты.
Растворимость в воде: при 0°C — 70,5 г/100 г, при +25°C — 76,4 г/100 г, при +100°C — 101,7 г/100 г. Окисляется до N 2 под действием сильных окислителей, например, марганцевокислого калия KMnO 4 .
Сульфат аммония содержит:
- азота по массовой доле в пересчете на сухое вещество — не менее 21 %; воды — 0,2 %; серной кислоты — не более 0,03 %.
Фракционный состав удобрения:
- массовая доля фракции размером более 0,5 мм — не менее 80 %; менее 6 мм — 100 %.
Рассыпчатость — 100 %.
Массовая доля остатка, не растворимого в воде, не превышает 0,02 %.
Применение
Сельское хозяйство
Сульфат аммония в сельском хозяйстве используют как основное удобрение под различные культуры.
Промышленность
Сульфат аммония в химической промышленности используют как компонент осадительной ванны при формировании вискозного волокна. В стекольной промышленности — в качестве добавки к стекольной шихте для улучшения ее плавкости.
Поведение в почве
При внесении в почву сульфат аммония быстро растворяется, и значительная часть катионов NH 4 + входит в почвенно-поглощающий комплекс. Одновременно в почвенный раствор переходит эквивалентное количество вытесненных катионов. При этом ион аммония теряет подвижность. Это устраняет опасность его вымывания при промывном режиме почв.
Находясь в обменно-поглощенном состоянии, ионы аммония хорошо усваиваются растениями. (Изображение)
Вследствие нитрификации аммонийный азот переходит в нитратную форму. Скорость перехода аммонийного азота в нитратный зависит от необходимых для нитрификации условий: температуры, аэрации, влажности, биологической активности и реакции почвы. Одним из основных факторов, влияющим на скорость нитрификации, является степень окультуренности почв.
Переувлажнение и повышенная кислотность почв тормозят нитрификацию. Известкование кислых почв значительно ускоряет этот процесс. После превращения аммонийного азота в нитратный он приобретает все свойства нитратных удобрений. В результате процесса нитрификации в почве образуется азотная кислота и освобождается серная кислота.
(NH 4) 2 SO 4 + 4O 2 → 2HNO 3 + H 2 SO 4 + 2H 2 O
В почве эти кислоты нейтрализуются, вступая во взаимодействие с бикарбонатами почвенного раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса.
Нейтрализация минеральных кислот сопровождается использованием бикарбонатов почвенного раствора и вытеснением оснований из ППК водородом. Это ослабляет буферную способность почв и повышает их кислотность.
Однократное внесение сульфата аммония может и не повлиять на реакцию почвы. При систематическом использовании данного удобрения почвенная среда может значительно подкислиться. Степень подкисления увеличивается при меньшей буферной способности почв.
Применение на различных типах почв
Сульфат аммония при длительном использовании оказывает на почву окисляющее действие.
На кислых почвах
окисляющее действие этого удобрения проявляется уже через несколько лет. Для регулирования реакции почвы и усиления действия удобрения рекомендуется проводить известкование либо нейтрализовать сульфат аммония до внесения в почву. Для этого на 1 ц удобрения добавляют 1,3 ц извести.
На черноземах
кислотность почв повышается спустя 10-15 лет. Однако на урожайности подкисливание черноземов практически не сказывается, поскольку эти типы почв обладают высоким содержанием гумуса, большой буферностью и емкостью поглощения.
На каштановых почвах
и сероземах оснований опасаться подкисления карбонатных почв нет.
На легких почвах
в районах достаточного увлажнениясульфат аммония наиболее эффективен вследствие слабой миграции аммония.
Способы внесения
Сульфат аммония более всего подходит для . Но допустимо и применение для поверхностных озимых зерновых культур, сенокосов и пастбищ, а также
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сульфат аммония
представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), кристаллы которого разлагаются при нагревании.
Он хорошо растворяется в воде (гидролизуется по катиону). Кристаллогидратов не образует.
Рис. 1. Сульфат аммония. Внешний вид.
Таблица 1. Физические свойства сульфата аммония.
Получение сульфата аммония
Различают промышленные и лабораторные способы получения сульфата аммония. В первом случае используют реакцию нейтрализации серной кислоты синтетическим аммиаком. Кроме этого в качестве сырья для получения этого вещества применяют дымовые газы электространций и сернокислотных производств.
Основным лабораторным методом получения сульфата аммония считается реакция взаимодействия концентрированных серной кислоты и аммиака:
H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 .
Химические свойства сульфата аммония
Сульфат аммония — это средняя соль, образованная слабым основанием — гидроксидом аммония (NH 4 OH) и сильной кислотой — серной (H 2 SO 4).Гидролизуется по катиону. Характер среды водного раствора сульфата аммиака кислый. Уравнение гидролиза будет выглядеть следующим образом:
(NH 4) 2 SO 4 ↔ 2NH 4 + + SO 4 2- ;
NH 4 + + SO 4 2- + HOH ↔ NH 4 OH + SO 4 2- + H + ;
(NH 4) 2 SO 4 + 2HOH ↔ 2NH 4 OH + H 2 SO 4 .
Сульфат аммония вступает в реакции обмена с кислотами, щелочами и другими солями:
(NH 4) 2 SO 4 + H 2 SO 4 (conc) = 2NH 4 HSO 4 ;
(NH 4) 2 SO 4 + 2NaOH conc = Na 2 SO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O;
(NH 4) 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NH 4 Cl.
Сульфат аммония окисляется перманганатом калия и дихроматом калия:
(NH 4) 2 SO 4 + 2KMnO 4 = 2MnO 2 ↓ + N 2 + 4H 2 O;
(NH 4) 2 SO 4 + K 2 Cr 2 O 7 = N 2 + Cr 2 O 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O (t = 250 — 350 o C).
При нагревании до температуры 235 — 357 o С сульфат аммония разлагается на гидросульфат аммония и аммиак:
(NH 4) 2 SO 4 = NH 4 HSO 4 + NH 3 .
Применение сульфата аммония
Сульфат аммония нашел широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как производство минеральных удобрений, текстиля (вискозное волокно), порошковых огнетушителей, а также в пищевой индустрии (добавка Е517) и биохимии.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
ПРИМЕР 2
Задание
Вычислите массу серной кислоты, которая потребуется для получения сульфата аммония массой 7,9 г по реакции взаимодействия с аммиаком.
Решение
Запишем уравнение реакции взаимодействия серной кислоты с аммиаком с образованием сульфата аммония:
2NH 3 + H 2 SO 4 = (NH 4) 2 SO 4 .
Рассчитаем число моль сульфата аммония (молярная масса — 132 г/моль):
n ((NH 4) 2 SO 4) = m ((NH 4) 2 SO 4) / M ((NH 4) 2 SO 4);
n ((NH 4) 2 SO 4) = 7,9 / 132 = 0,06моль.
Согласно уравнению реакции n((NH 4) 2 SO 4) : n(H 2 SO 4) = 1:1, значит,
n(H 2 SO 4) = n((NH 4) 2 SO 4) = 0,06моль.
Масса серной кислоты, которая потребуется для получения сульфата аммония по реакции взаимодействия с аммиаком равна (молярная масса — 98 г/моль):
m (H 2 SO 4) = n (H 2 SO 4) × M (H 2 SO 4);
m (H 2 SO 4) = 0,06 × 98 = 5,88 г.
Ответ
Масса серной кислоты равна 5,88 г.
Источник: