تُستخدم الأمونيا في العديد من التطبيقات الصناعية، وهي تُعرف أيضًا بالنشادر، وتُعتبر من الغاز الأكثر شيوعًا في مختلف المجالات، رغم احتوائها على خصائص خطرة متعددة.

بالرغم من المخاطر التي تعود على الصحة العامة، تظل للأمونيا تطبيقات عديدة ومفيدة، وهي تُعتبر غازًا قلويًا له العديد من الاستخدامات التاريخية.

نظراً للآثار السلبية على الصحة، تم تقليل العديد من استخداماتها، لكنها لا تزال تُستخدم في مجالات صناعية متنوعة. سنستعرض في هذا المقال مواد الأمونيا وأهم تطبيقاتها.

النشادر والأمونيا: غاز عديم اللون برائحة قوية

• الأمونيا، المعروفة أيضًا بالأمونياك، تُعتبر غازًا قلويًا (قادرًا على الارتباط بذرات الهيدروجين).
  • هذا الغاز عديم اللون ويتميز برائحة نفاذة، مما يمكن أن يسبب تهيجًا لبعض الأغشية المخاطية في جسم الإنسان مثل العينين والحلق.
• تتكون الأمونيا من ذرة نيتروجين واحدة (N) وثلاث ذرات هيدروجين (H).
  • يرتبط كل من الروابط النيتروجينية الثلاثة مع ذرة هيدروجين لتكوين مركب الأمونيا (NH3).
  • اللون الخاص بالنيتروجين هو الأزرق، بينما الهيدروجين يكون لونه أبيض.

خصائص الأمونيا (النشادر)

تذوب الأمونيا بشكل كبير في الماء، مُشكِّلة محلول يعرف بهيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH).

بالإضافة إلى ذلك، فإن الأمونيا ليست فعالة جدًا عند تجفيف هيدروكسيد الأمونيوم الذي يُمكنه تحييد العديد من الأحماض.

يمكن أن يؤدي تفاعل حمض الهيدروكلوريك (HCL) مع هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH) إلى تكوين ملح الأمونيوم:

ينتج عن التفاعل محلول كلوريد الأمونيوم (NH4Cl)، حيث يمكن التعبير عن التفاعل بالصورة التالية: NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O

• الأمونيا تتمتع برائحة نفاذة قد تسبب تهيجًا لأعضاء جهاز التنفس والعيون، ولها طعم حاد.
• قابليتها للذوبان في الماء كبيرة، لكن تقل مع ارتفاع درجات الحرارة.
• تزن أقل من الهواء (حوالي نصف الكتلة الحجمية للهواء).
• تذوب عند درجة حرارة (-77.73 درجة مئوية) وتغلي عند (-33.34 درجة مئوية).
• تستوعب حرارة كبيرة عند التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في أنظمة التبريد.
• تمتلك ثابت تشريد ضعيف (1.8×10^(-5))، لذا فإن الأملاح الناتجة من تفاعلاتها مع الأحماض تُظهر حموضة ضعيفة.
• يمكن الكشف عنها بسهولة في التفاعلات الكيميائية، حيث تحوِّل ورق عباد الشمس إلى اللون الأزرق.
• يتحول الغاز عند تقليل درجة الحرارة إلى سائل، وعند الاستمرار في التبريد يتحول إلى الحالة الصلبة بشكل مشابه للماء.
  • إذا فهو غاز في حالة بخار الماء، سائل في الظروف العادية، وصلب عندما يتم تبريده.

ننصح بقراءة:

طرق تحضير غاز الأمونيا

تتم عملية التحضير عن طريق تحطيم مركب كربيد الكالسيوم (CaC2) وتفاعله مع النيتروجين عند درجة حرارة تصل إلى 1100 درجة مئوية، كما هو موضح بالتفاعل التالي:

• CaC2 + N2 → CaCN2 + C
• حيث يتكون لدينا سياناميد الكالسيوم (CaCN2) إلى جانب الغرافيت (C)، وهو أحد أشكال الكربون.
• ثم يتم تسخين سياناميد الكالسيوم مع الماء تحت ضغط عالي جداً، مما يحدث التفاعل التالي:
• CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3
  مما يؤدي إلى إنتاج كربونات الكالسيوم (CaCO3) وغاز النشادر (الأمونيا).

تفاعل هابر

يمكن تحضير النشادر بعدة طرق، تُعد أهمها:

• طريقة السياناميد، التي ابتكرها الكيميائي الألماني “فريتز هابر” في عام 1913، وحازت على جائزة نوبل لاكتشافها في عام 1918.
  • تعتمد هذه الطريقة على التفاعل المباشر بين النيتروجين والهيدروجين، ولكنها تُجرى تحت ضغط مرتفع (300 ضغط جوي).
  • والحرارة اللازمة لإتمام العملية تكون مرتفعة (475 درجة مئوية)، بالإضافة إلى وجود مادة سيطة (لتيسير التفاعل).
  • يمكن كتابة التفاعل بالشكل التالي: N2 + 3H2 → 2NH3

إنتاج الأمونيا

• بدأ تصنيع الأمونيا في عام 1914، وهو العام الذي شهد بداية الحرب العالمية الأولى.
• يمكن أيضًا تصنيع حمض الآزوت (HNO3) منه، الذي يُعتبر المادة الرئيسية لصناعة المتفجرات مثل TNT (تراي نترو تولوين) ونترو غليسيرين.
• نال هابر جائزة نوبل في عام 1918، على الرغم من الانتقادات حول اختياره.
• يُستخدم أكثر من 25% من إجمالي الإنتاج العالمي للأمونيا كسماد، بينما يُستخدم الباقي في إنتاج مركبات نيتروجينية أخرى.
• تمثل الأمونيا المكون الرئيسي للعديد من الصناعات، حيث تُستخدم بشكل مباشر أو غير مباشر.
  • لأنها من المواد الأساسية لإنتاج النايلون والمنظفات، وتنقية المياه، والمستحضرات الصيدلانية.

استخدامات الأمونيا: التطبيقات المختلفة لغاز النشادر (الأمونيا)

تُعتبر الأمونيا أساسية في صناعة العديد من المواد الكيميائية والبلاستيكية والفيتامينات والعقاقير.

على سبيل المثال، تعمل الأمونيا كعامل محفز في إنتاج مواد بلاستيكية مثل الراتينج الصناعي وراتينج الميلامين.

تتمتع الأمونيا أيضًا بعدد من الاستخدامات الصناعية والزراعية، ومن أهم تطبيقاتها:

• تُستخدم في أنظمة التبريد والتكييف بفضل الطاقة الكبيرة التي تمتصها أثناء تحولها من السائل إلى الغاز (372 سعرة حرارية).
  • ومع ذلك، فقد تم استبدالها بغاز الفريون، بسبب سمية الأمونيا وآثارها الصحية.
• تُستخدم كوقود للآلات الكبيرة في المصانع، شريطة ألا تحتوي الآلة على النحاس.
  • نظرًا لأن الأمونيا تُسبب الصدأ للنحاس عند تفاعلها مع الأكسجين.
• تُستخدم بشكل واسع في صناعة الأسمدة، وهذا هو السبب الرئيسي الذي دفع فريتز هابر لاكتشاف تقنية جديدة لإنتاجها.
  • حيث يتم استخدام النشادر في تصنيع 75% من الأسمدة.
• تُستخدم بكثرة كمنظف للقطن والصوف وغيرها من البقع الصعبة.
• يتم أكسدة الأمونيا كيميائيًا بكميات كبيرة من أجل تحضير حمض الآزوت (HNO3)، المعروف أيضًا بماء الفضة.
  • وهذا الحمض يُستخدم في صناعات مهمة تشمل إنتاج المواد الطبية والمرايا العاكسة، بالإضافة إلى المتفجرات عند خلطه مع حمض الكبريتيك المركز.

المخاطر الصحية لغاز النشادر (الأمونيا)

• كما أشرنا سابقًا، يمكن أن تسبب الأمونيا تهيجًا للأغشية المخاطية في جسم الإنسان، لكن هذا التأثير يكون خارجيًا فقط.
  • لأن جسم الإنسان يقوم بإنتاج الأمونيا بعد استهلاك البروتينات، ويعمل على تحويلها إلى مادة أقل سمية، وهي اليوريا، عبر الكليتين. ولكن، قد تؤدي مشاكل في الكلى إلى زيادة مستويات الأمونيا في الدم.
  • تعتبر هذه الحالة خطيرة، وقد تسبب التهابات في الدماغ وتهدد الحياة.
• قد يتعرض البالغون لتأثيرات الأمونيا من خلال تسرب خزاناتها أو خطوط الأنابيب، خصوصًا في المناطق الزراعية التي تُستخدم فيها الأمونيا كسماد.
  • تقتصر الآثار الضارة لتعرض الأمونيا على الأجزاء التي تتلامس بشكل مباشر معها، مثل الجلد، والعيون، والجهاز التنفسي، والفم، والجهاز الهضمي.
• على سبيل المثال، إذا قمت بصب زجاجة من الأمونيا على الأرض، قد يؤدي استنشاقها إلى السعال بسبب رائحتها القوية.
  • كما أن التعرض المباشر للعينين يُسبب تهيجًا وقد يؤدي إلى غلقهما.
  • ومع ذلك، فإن تلامس الأمونيا المركزة قد يُسبب حروقًا شديدة للجلد أو للعيون أو للرئتين، مما قد يُفضي إلى العمى أو أمراض رئوية خطرة، وحتى الوفاة.
  • لا توجد أدلة قاطعة على أن الأمونيا تسبب السرطان.
• الأطفال أقل تعرضًا للغاز مقارنة بالبالغين، حيث معظم التعرض يحدث في البيئات المهنية.
  • ومع ذلك، قد يتعرضون له من خلال المنظفات المنزلية التي تحتوي على الأمونيا.
  • وعادةً ما تكون تأثيرات الأمونيا على الأطفال مشابهة لتلك التي تحدث للبالغين، مثل حرق الجلد والعيون والفم والرئتين.
  • لا توجد دلائل واضحة على أن التعرض لمركبات الأمونيا في البيئة المحيطة بالمرأة الحامل يُسبب تشوهات خلقية للجنين.
  • ولا يُعرف ما إذا كان يمكن نقل الأمونيا من المرأة الحامل إلى جنينها، أو من الأم المرِضعة عبر لبن الأم إلى الطفل.

لا تفوت فرصة القراءة: