تطبيقات الأمونيا في مجالات الصناعة المختلفة

تُعرف الأمونيا، والتي تُسمى أيضًا النشادر، بأنها واحدة من أكثر الغازات انتشارًا في الصناعة، رغم أنها تحتوي على عدد من الخصائص التي تعتبر خطرة.
لكنها تلعب دوراً مهماً في العديد من الاستخدامات الصناعية المفيدة.

تعتبر الأمونيا غازًا قلويًا كان لها استخدامات متعددة في الماضي. وبسبب تأثيراتها السلبية على صحة الإنسان، تم تقليص العديد من هذه الاستخدامات.
ومع ذلك، لا تزال الأمونيا تُستخدم في مجموعة من الصناعات المختلفة. في هذا المقال، سنستعرض معلومات عن الأمونيا وأبرز استخداماتها.

الأمونيا أو النشادر: غاز خالٍ من اللون برائحة قوية

• الأمونيا أو الأمونياك، المعروفة باللغة العربية بالنشادر، هي غاز قلوي.
  • تُعتبر الأمونيا غازًا عديم اللون لكنه يمتاز برائحة نفاذة تُمكن أن تُهيج أغشية الجسم، مثل العينين والحلق.
• تتألف الأمونيا من ذرة نيتروجين واحدة (N) وثلاث ذرات هيدروجين (H).
  • يتم دمج الروابط النيتروجينية الثلاثة مع هيدروجين واحد لتشكيل مركب الأمونيا (NH3).
  • يُعتبر النيتروجين عادةً أزرق والهيدروجين أبيض في حيث اللون.

خصائص الأمونيا (النشادر)

تتميز الأمونيا بشدة ذوبانها في الماء، حيث تُشكل محلولاً يُعرف باسم NH4OH، والذي يُعتبر هيدروكسيد الأمونيوم.

الأمونيا ليست فعالة جداً عند تجفيفها، حيث يقوم هيدروكسيد الأمونيوم بتحييد العديد من الأحماض.

على سبيل المثال، إذا أُضيف حمض الهيدروكلوريك (HCl) إلى هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH)، يتم إنتاج ملح الأمونيوم، والذي يُعرف بكونه كلوريد الأمونيوم (NH4Cl) وفقاً للتفاعل التالي: NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O.

• تتميز الأمونيا برائحتها النفاذة التي تسبب تهيجًا لأعضاء الجهاز التنفسي والعيون، وهي ذات طعم حاد.
• تمتاز بقدرة شديدة على الذوبان في الماء، لكن هذه القابلية تتناقص مع ارتفاع درجات الحرارة.
• تعتبر أقل كثافة من الهواء، حيث تشكل حوالي نصف الكتلة الحجمية للهواء.
• تذوب عند درجة حرارة (-77.73 درجة مئوية) وتغلي عند (-33.34 درجة مئوية).
• تمتص الأمونيا كميات كبيرة من الحرارة أثناء تحولها من الحالة السائلة إلى الغاز، مما يجعلها مثالية للاستخدام في أجهزة التبريد.
• تملك ثابت تشرد (تأين) ضعيف (1.8×〖10〗^(-5))، مما يجعل الأملاح التي تُنتج من تفاعلاتها مع الأحماض ذات حموضة ضعيفة.
• يمكن بسهولة الكشف عن الأمونيا في التفاعلات الكيميائية، إذ تقوم بتحويل ورق عباد الشمس إلى اللون الأزرق.
• عند تقليل درجة حرارة الغاز، يتحول إلى سائل، وعند الاستمرار في تخفيض الحرارة، يتحول إلى صلب، مماثل لسلوك الماء.

ندعوك لقراءة المزيد:

طرق تحضير غاز الأمونيا

يمكن الحصول على الأمونيا من خلال سحق مركب كربيد الكالسيوم (CaC2)، ثم تسخينه إلى 1100 درجة مئوية في وجود النيتروجين وفقاً للتفاعل التالي:

• CaC2 + N2 → CaCN2 + C
• نتيجة لهذا التفاعل، نحصل على سياناميد الكالسيوم (CaCN2) بالإضافة إلى الغرافيت (C)، وهو أحد أشكال الكربون.
• بعد ذلك، يتم تسخين سياناميد الكالسيوم مع الماء تحت ضغط عالٍ جدًا، مما يؤدي إلى التفاعل التالي:
• CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3، والذي ينتج كربونات الكالسيوم (CaCO3) بالإضافة إلى غاز النشادر أو الأمونيا.

تفاعل هابر

تُحضّر الأمونيا بطرق عدة، من أهمها:

• طريقة السياناميد، والتي تم تطويرها من قبل الكيميائي الألماني “فريتز هابر” عام 1913، حيث حصلت على جائزة نوبل في عام 1918.
• تعتمد هذه الطريقة على التفاعل المباشر بين النيتروجين والهيدروجين تحت ضغط مرتفع (300 ضغط جوي).
• تُجري في درجات حرارة عالية (475 درجة مئوية) ويُستخدم معها مادة وسيطة، مثل أكسيد الألمنيوم، لتسهيل التفاعل.
• يمكن التعبير عن التفاعل بالصيغة التالية: N2 + 3H2 → 2NH3.

إنتاج الأمونيا

• بدأت عملية إنتاج الأمونيا في عام 1914، وهو نفس عام اندلاع الحرب العالمية الأولى.
• تُستخدم الأمونيا أيضًا في تصنيع حمض الآزوت (HNO3)، والذي يُعتبر المكون الأساسي لصناعة المتفجرات مثل TNT (تري نترو تولوين) ونترو غليسيرين.
• نال فريتز هابر جائزة نوبل في عام 1918، رغم الانتقادات العديدة التي وُجهت له على اختياره.
• يستعمل أكثر من 25% من الإنتاج العالمي للأمونيا كسماد، بينما يُستخدم الباقي لإنتاج مركبات نيتروجينية أخرى.
• تُعتبر الأمونيا أحد المكونات الأساسية في مختلف الصناعات وتُستخدم بشكل مباشر أو غير مباشر.
• تدخل الأمونيا أيضًا في تصنيع النايلون، المنظفات، تنقية المياه، والمستحضرات الصيدلانية.

استخدامات الأمونيا: استعمالات غاز النشادر

تلعب الأمونيا دوراً حيوياً في صناعة العديد من المواد الكيميائية والبلاستيكية والفيتامينات والأدوية.

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

علاوة على ذلك، تمتلك الأمونيا العديد من الاستخدامات الصناعية والزراعية الأخرى، ومن أبرز استعمالاتها:

• تُستخدم في أنظمة التبريد والتكييف بفضل قدرتها الكبيرة على امتصاص الحرارة عند تحولها من سائل إلى غاز (372 سعرة حرارية).
  • لكن في الوقت الراهن، تم استبدالها بغاز الفريون بسبب سمية الأمونيا وتأثيراتها الصحية.
• يتم استخدامها كوقود في الآلات الكبيرة بالمصانع، بشرط ألا تحتوي هذه الآلات على النحاس.
  • حيث أن الأمونيا قد تتسبب في صدأ النحاس عند تفاعله مع الأكسجين.
• تعتبر جزءاً حيوياً في صناعة الأسمدة، وهذا هو السبب الرئيسي وراء سعي فريتز هابر لتطوير طريقة جديدة لإنتاجها.
  • حيث أن النشادر يُستخدم في إنتاج 75% من الأسمدة.
• تُستخدم بشكل واسع كمنظف للقطن والصوف ولإزالة البقع الصعبة.
• تتم أكسدة الأمونيا بكميات كبيرة لإنتاج حمض الآزوت (HNO3)، المعروف أيضًا بالماء الفضي،
  • والذي يُستخدم في صناعات هامة مثل صناعة المواد الطبية والمرايا العاكسة، إضافةً إلى المتفجرات عند خلطه مع حمض الكبريتيك المركز.

مخاطر غاز النشادر (الأمونيا) على صحة الإنسان

• كما ذكرنا سابقًا، قد تسبب الأمونيا تهيجًا لأغشية معينة في جسم الإنسان، ولكن تأثيرها يكون سطحياً فقط.
  • والأهمية هنا تكمن في أن جسم الإنسان ينتج الأمونيا بنفسه بعد تناول البروتينات، حيث يتم تحويل الأمونيا إلى مادة أقل سمية، وهي اليوريا، في الكليتين. لكن قد تُعطل الكلى وظيفتها، مما يؤدي إلى زيادة مستويات الأمونيا في الدم.
  • وهذه الحالة تشكل خطراً كبيراً، وقد تؤدي إلى التهابات في الدماغ والوفاة.
• يمكن أن يتعرض البالغون لتأثيرات الأمونيا عبر انسكاب أو تسرب خزانات الأمونيا أو خطوط الأنابيب، خاصة في المزارع التي تستخدم الأمونيا كسماد.
  • تقتصر الآثار الخطيرة على المناطق التي تتلامس مع الأمونيا بشكل مباشر، مثل الجلد والعينين والجهاز التنفسي والفم والجهاز الهضمي.
• على سبيل المثال، إذا تم سكب زجاجة من الأمونيا على الأرض، فإن استنشاقها سوف يتسبب في السعال بسبب رائحتها القوية.
  • بالإضافة إلى ذلك، قد تتسبب الأمونيا في تهيج العينين، مما يُؤدي إلى اغلاق العين.
  • وفي حالة التعرض لتركيزات عالية جداً من الأمونيا (مثل ملامستها عندما تكون مركزة)، قد تُسبب حروقًا شديدة للجلد أو العين أو الرئتين، مما يؤدي إلى العمى وأمراض الرئة وحتى الموت.
  • لا يوجد دليل قوي يثبت أن الأمونيا قادرة على التسبب في الإصابة بالسرطان.
• الأطفال بشكل عام أقل تعرضًا لغاز الأمونيا مقارنة بالبالغين، حيث أن معظم حالات التعرض تحدث في أماكن العمل.
  • لكن قد يتعرضون للأمونيا من خلال المنظفات المنزلية المحتوية عليها.
  • عادةً ما تكون آثار الأمونيا على الأطفال مشابهة لتلك التي تحدث للبالغين، مثل حروق الجلد والعينين والفم والرئتين.
  • لا يوجد دليل واضح يثبت أن التعرض لمركبات الأمونيا في البيئة المحيطة بالمرأة الحامل يُسبب أي تشوهات خلقية في الجنين.
  • كما يبقى غير واضح ما إذا كان بالإمكان نقل الأمونيا من الأم الحامل إلى الجنين، أو من الأم المرضعة إلى الطفل عبر حليب الأم.

لا يفوتك قراءة المزيد: