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Ammoniak

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Ammoniak - PowerPoint PPT Presentation


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Ammoniak. Gliederung. Darstellung Eigenschaften Ammonium-Salze Nachweise Verwendung Schulrelevanz. Gliederung. Darstellung Eigenschaften Ammonium-Salze Nachweise Verwendung Schulrelevanz. Darstellung. Darstellung von Ammoniak. Rothe-Frank-Caro ( Gewinnung aus Kalkstickstoff)

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PowerPoint Slideshow about 'Ammoniak' - zenia


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Presentation Transcript
gliederung
Gliederung
  • Darstellung
  • Eigenschaften
  • Ammonium-Salze
  • Nachweise
  • Verwendung
  • Schulrelevanz
slide3

Gliederung

  • Darstellung
  • Eigenschaften
  • Ammonium-Salze
  • Nachweise
  • Verwendung
  • Schulrelevanz
darstellung von ammoniak

Darstellung

Darstellung von Ammoniak
  • Rothe-Frank-Caro (Gewinnung aus Kalkstickstoff)
  • Serpek-Verfahren (Hydrolyse von Nitriden)
  • Haber-Bosch-Verfahren (aus den Elementen)
  • Labor:
  • Ammoniumsalze + Natronlauge

Großtechnisch:

versuch 1

Darstellung

Versuch 1

Das Haber-Bosch Verfahren

das haber bosch verfahren

Darstellung

Das Haber-Bosch-Verfahren

Darstellung aus den Elementen

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)ΔH = - 92,5 kJ

0

0

-3

+1

Nobelpreis

Produktion:120 mio. t/Jahr

Fritz Haber (1868-1934)

Carl Bosch (1874-1940)

prinzip von le chatelier

Darstellung

Prinzip von Le Chatelier

Hohe Ausbeute:

  • je niedriger die Temperatur
  • je höher der Druck
  • Kompromiss zwischen günstiger Gleichgewichtslage und hoher Reaktionsgeschwindigkeit

Ammoniakanteile im GG

reaktionsgeschwindigkeit

Darstellung

Reaktionsgeschwindigkeit
  • je höher die Temperatur, desto schneller GG
  • Hohe Aktivierungsenergie durch Dreifachbindung
  • entropisch ungünstig
  • Verwendung eines geeigneten Katalysators
katalysator

Darstellung

Katalysator

N2

H2

  • Heterogenes System aus Kat.
  • und Gasmolekülen
  • Adsorption und Dissoziation
  • Anlagerung
  • Desorption

Fe-Insel

reaktionsbedingungen

Darstellung

Reaktionsbedingungen
  • Druck: 150 – 450 bar
  • Temperatur: 450 - 500°C
  • Mengenverhältnis Stickstoff/Wasserstoff: 1 : 3
  • Katalysator: Eisen(II/III)-Oxid Fe3O4
  • Promotoren: K2O, CaO, Al2O3 und SiO2
promotoren

Darstellung

Promotoren

Al2O3: struktureller Promotor

K2O: elektronischer Promotor

CaO: Stabilisierung der Makrostruktur

Stabilisierung der Struktur und Verbesserung der Aktivität des Katalysators

slide12

Darstellung

Ausbeute: ca. 18 %

im labor

Darstellung

Im Labor
  • Katalysator: Fe2O3,
  • Promotoren: Al2O3, CaO, KNO3

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

  • Nachweis:

NH3 (g) + H2O NH4+ (aq) + OH- (aq)

  • basisch: Lackmuspapier blau

0

0

-3

+1

slide14

Gliederung

  • Darstellung
  • Eigenschaften
  • Ammonium-Salze
  • Nachweise
  • Verwendung
  • Schulrelevanz
eigenschaften von ammoniak

Eigenschaften

Eigenschaften von Ammoniak
  • pyramidenförmig, Bindungswinkel 107°
  • farblos, riecht stechend, giftig, ätzend
  • Smp. –78°C, Sdp. –33°C
  • Bildung von H-Brücken
  • Inversion

δ-

δ+

eigenschaften von ammoniak1

Eigenschaften

Eigenschaften von Ammoniak
  • Autoprotolyse analog zu Wasser

2 NH3 (l) NH4+ (solv) + NH2- (solv)

  • gutes LM für viele Salze
  • LM für Alkalimetalle

Na (s) + NH3 (l) Na+ (solv) + e- (solv)

  • sehr gute Löslichkeit in Wasser
versuch 2

Eigenschaften

Versuch 2

Löslichkeit von Ammoniak in Wasser

- Der „Springbrunnen“ -

slide18

Eigenschaften

  • Dipol – Dipol - WW
  • H-Brücken
  • Hydratisierung
  • 1L Wasser löst 700 L Ammoniak
  • Unterdruck: NH3 (g)NH3 (aq)

+ H2O

δ+

δ-

δ+

δ-

δ+

δ-

reaktion mit phenolphthalein

Eigenschaften

Reaktion mit Phenolphthalein
  • farblos bei pH 0 – 8,2
  • rot im Basischen ab pH 8,2
  • basische Reaktion von Ammoniak in Wasser:

NH3 (g) + H2O NH4+ (aq) + OH- (aq)

slide20

Eigenschaften

-

2-

+ 2 OH- - H2O

-

+ 2 H+

lactoide Form (farblos)

2-

-

-

chinoide Form

versuch 3

Eigenschaften

Versuch 3

Nachweis von Ammoniak in Harnstoff

zersetzung von harnstoff

Eigenschaften

Zersetzung von Harnstoff
  • Nachweis: Indikatorpapier

Carbamidsäure

Δ

+ H2O

+

(g)

(s)

(aq)

+

(g)

(g)

slide23

Eigenschaften

Anwendung in der Landwirtschaft bei Stallluftreinigung

540.000 t Emission

  • Absorption von
  • Ammoniak in Wasser
  • Weiterverarbeitung
  • zu Dünger
  • gesunde Tiere
slide24

Gliederung

  • Darstellung
  • Eigenschaften
  • Ammonium-Salze
  • Nachweise
  • Verwendung
  • Schulrelevanz
ammonium salze

Salze

Ammonium-Salze
  • NH4Cl Lötsalz
  • (NH4)2SO4 Kunstdünger
  • NH4NO3 Sprengstoff
  • (NH4)2CO3 Textilindustrie
  • NH4HCO3 Hirschhornsalz
versuch 4

Salze

Versuch 4

Darstellung von Ammoniumchlorid

Lewis-Säure-Base-Reaktion:

NH4Cl (aq) + NaOH (s) NH3 (g) + NaCl (aq) + H2O

NH3 (g) + HCl (g) NH4Cl (s) „Nebel“

slide27

Gliederung

  • Darstellung
  • Eigenschaften
  • Ammonium-Salze
  • Nachweise
  • Verwendung
  • Schulrelevanz
nachweise von ammoniak

Nachweise

Nachweise von Ammoniak
  • HCl
  • Phenolphthalein
  • Indikatorpapier
  • Nesslers-Reagenz
  • CuSO4
nachweis mit nesslers reagenz

Nachweise

Nachweis mit Nesslers-Reagenz

Bildung des Nesslers-Reagenz4 KI (aq) + HgCl2 (aq) K2[HgI4] (aq) + 2 KCl (aq)Bildung des Iodids der Millonschen Base: 2 [HgI4]2- (aq) + NH4+ (aq) + 4 OH- (aq) [Hg2N]I (aq)

+ 4 H2O + 7 I- (aq)

slide30

Nachweise

[Hg2N]

+

+

+

+

+

+

Raumnetzstruktur:Anti-Cristobalit

versuch 5

Nachweise

Versuch 5

Nachweis von Ammoniak mit Kupfersulfat

Cu2+(aq) + 6 H2O [Cu(H2O)6]2+ (aq)

Ligandenaustausch:

[Cu(H2O)6]2+ (aq) + 4 NH3 (aq) [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ (aq)+ 4H2O

ligandenfeld

Nachweise

Ligandenfeld

Cu2+: oktaedrisches Ligandenfeld: KZ 6

d9 Konfiguration: Jahn-Teller verzerrtes Oktaeder

dx - y

2

2

dz

dx - y

2

2

2

dz

2

dxy

dxy

dxz

dyz

dxz

dyz

warum ligandenaustausch

Nachweise

Warum Ligandenaustausch?
  • Ammoniak erzeugt stärkere Aufspaltung als Wasser
  • Komplexbildungskonstante

eg

dz

dx - y

2

2

2

Δ

dxy

dxz

dyz

dz

dx - y

2

2

2

dxy

dxz

dyz

t2g

komplexbildungskonstante

Nachweise

Komplexbildungskonstante
  • MWG auf dieser Gleichgewichtsreaktion anwendbar:
  • stufenweise Anlagerung der Liganden
  • KB =
  • je größer Konstante, desto beständiger der Komplex.

[MLnm+]

__________

[Mm+(aq)] [L]n

slide35

Gliederung

  • Darstellung
  • Eigenschaften
  • Ammonium-Salze
  • Nachweise
  • Verwendung
  • Schulrelevanz
slide36

Verwendung

NH3 - Produktion

  • 20%
  • Herstellung von
  • Chemikalien
  • Industrie
  • 80%
  • Düngemittel
  • Salpetersäure
  • Salze
slide37

Verwendung

Industrie

Chemikalien

  • Hydrazin
  • Blausäure
  • Polyamide
  • Salze
  • Sprengstoff
  • Rauchgasreinigung
  • Metallbearbeitung
  • Kunstseide
  • Farbstoffe
  • Nylon
  • Arzneimittel
  • Kältetechnik
  • Reinigungsmittel
herstellung von salpeters ure

Verwendung

Herstellung von Salpetersäure
  • Herstellung von Stickoxid nach dem Ostwald-Verfahren
  • durch katalytische Ammoniakverbrennung
  • 4 NH3 (l) + 5 O2 (g) 4 NO (g) + 6 H2O (g)
  • Reaktion mit Sauerstoff
  • 2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)
  • Dimerisierung
  • 2 NO2 (g) N2O4 (g)
  • Zufuhr von Wasser
  • N2O4 (g) + 6 H2O HNO2(aq) + HNO3(aq)

-3

0

+2

-2

-2

Δ

kat.

0

+2

-2

0

+4

-2

+4

-2

-2

+3

-2

+5

-2

slide39

Verwendung

  • Leichte Zersetzung der salpetrigen Säure
  • 3 HNO2(aq) HNO3(aq)+ 2 NO (g) + H2O
  • insgesamt
      • 2 N2O4 (g) + H2O + O2 (g) 4 HNO3(aq)
      • Gewinnung der Nitrate
      • Umsetzung der entsprechenden Carbonate oder
      • Hydroxide mit Salpetersäure

+3

-2

+5

-2

+2

-2

+4

-2

-2

0

+5

-2

d nger

Verwendung

Dünger

Organisch

  • Pflanzenreste
  • Jauche
  • Gülle
  • Anorganisch
  • Nitrate
  • Ammoniumsalze
demo 1

Verwendung

Demo 1

Auswirkung von Dünger auf das Wachstum von Keimlingen

Dünger 1

enthaltene Ionen:

K+ (aq), Fe3+ (aq), NH4+(aq), Ca2+(aq)

PO43- (aq), SO42- (aq), Cl- (aq), NO3- (aq)

Dünger 2

enthaltene Ionen:

K+ (aq), Fe3+ (aq), Ca2+(aq)

PO43- (aq), SO42- (aq), Cl- (aq)

slide42

Verwendung

Stickstoffkreislauf

stickstoff in der pflanze

Verwendung

Stickstoff in der Pflanze

Nitratreduktase:

+5

+3

NO3- (aq) + 2 H+ (aq) + 2 e- NO2-(aq)+ H2O

Nitritreduktase:

+3

-3

NO2- (aq) + 8 H+ (aq) + 6 e- NH4+ (aq) + 2 H2O

bindung an aminos uren

Verwendung

Bindung an Aminosäuren

ATP-Verbrauch

+

+

+ NH4+

-

-

- 2 H+

-

Glutamat

Glutamin

demo 2

Verwendung

Demo 2

Backen mit Hirschhornsalz

backtriebmittel

Verwendung

Backtriebmittel
  • keine sauren Bestandteile
  • Lockerung von Flachgebäcken
  • würziger Geschmack

Thermische Zersetzung von NH4HCO3

NH4HCO3 (s) NH3 (g) + H2O + CO2 (g)

60 °C

slide47

Gliederung

  • Darstellung
  • Eigenschaften
  • Ammonium-Salze
  • Nachweise
  • Verwendung
  • Schulrelevanz
schulrelevanz g9
Schulrelevanz – G9
  • 8.1.: Stoffe – Strukturen - Eigenschaften
  • 8.2.: Die chemische Reaktion
  • 10.2.: Säure, Laugen, Salze

Herstellung von Ammoniak und

wässrigen Ammoniaklösungen

Stoffkreisläufe, Düngemittel

  • 11.1.: Redoxreaktionen
  • 13.1.: Katalyse
  • 13.2.: Wahlthema: Komplexchemie

Wahlthema: Angewandte Chemie