Сульфат аммония¶

Сульфат аммония — неорганическое соединение, аммониевая соль серной кислоты с химической формулой (NH₄)₂SO₄. Представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, применяется преимущественно в качестве азотного минерального удобрения, а также в химической промышленности и аналитической химии. Молярная масса вещества составляет 132,14 г/моль.

¶Физические и химические свойства

Сульфат аммония образует бесцветные кристаллы тетрагональной сингонии с плотностью около 1,77 г/см³. Температура плавления — 235 °C; при нагреве выше этой температуры вещество разлагается с выделением аммиака и образованием гидросульфата аммония NH₄HSO₄. В воде сульфат аммония растворяется хорошо: при 20 °C растворимость составляет около 75 г на 100 мл воды, что делает его одним из наиболее растворимых аммонийных солей.

Водные растворы имеют слабокислую реакцию (pH около 5,0–5,5), что обусловлено гидролизом катиона аммония. Вещество не образует кристаллогидратов. При взаимодействии с щелочами выделяет аммиак:

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O

С сильными кислотами реагирует с образованием соответствующих сульфатов. При прокаливании с избытком щёлочи или при электролизе растворов используется в лабораторной практике для получения чистого аммиака.

¶Получение

Промышленный способ получения сульфата аммония основан на нейтрализации серной кислоты аммиаком:

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

Реакция проводится в реакторах с последующей кристаллизацией продукта. Основным источником аммиака служит синтез из азота и водорода по методу Габера — Боша.

Значительная часть сульфата аммония получается как побочный продукт коксохимического производства: при сухой перегонке каменного угля в коксовых батареях образующийся аммиак улавливается из коксового газа и пропускается через серную кислоту. Также сульфат аммония образуется при очистке доменных газов и в некоторых процессах переработки нефти.

В лабораторных условиях вещество получают растворением аммиака в разбавленной серной кислоте с последующим выпариванием раствора.

¶Применение

¶Сельское хозяйство

Основная область применения сульфата аммония — сельское хозяйство, где он используется как азотное минеральное удобрение (группа азотных удобрений, аммонийная форма азота). Содержание азота в чистом веществе — около 21,2 % по массе. Удобрение подходит для большинства почв, но особенно эффективно на щелочных и нейтральных грунта, так как кислотность растворов сульфата аммония способствует нейтрализации избыточного щелочного реакции почвы.

Внесение сульфата аммония повышает кислотность почвы, поэтому на кислых почвах его применение требует известкования. Азот в форме аммония относительно устойчив к вымыванию, однако при нитрификации (окислении аммония нитрифицирующими бактериями до нитратов) может вымываться из почвы с водами.

¶Химическая промышленность и аналитическая химия

В химической промышленности сульфат аммония применяется для получения:

• аммиака и азотной кислоты;
• нашатырного спирта;
• бертолетовой соли (хлората калия) в смеси с другими реагентами;
• различных аммонийных солей.

В аналитической химии вещество используется при определении катионов тяжёлых металлов (например, железа, хрома) — в виде сульфата аммония железа(II) (железного купороса) или хромовых квасцов, применяемых в качественном и количественном анализе. Сульфат аммония входит в состав буферных растворов.

¶Другие области

В пищевой промышленности сульфат аммония зарегистрирован в качестве пищевой добавки с индексом E517 и используется как регулятор кислотности и улучшитель муки, однако в России и ряде других стран его применение в пищевых целях ограничено. В медицине и фармацевтике вещество применяется в ограниченных объёмах.

¶Безопасность и хранение

Сульфат аммония относится к веществам 3 класса опасности (умеренно опасные вещества). При попадании на кожу и слизистые оболочки вызывает раздражение; пыль вещества раздражает дыхательные пути. При проглатывании в больших количествах может вызывать тошноту, рвоту, диарею.

Хранить вещество следует в сухих проветриваемых помещениях, вдали от щелочей и окислителей, в закрытой таре. При правильном хранении сульфат аммония химически устойчив и не слёживается.

¶Экологические аспекты

При нерациональном применении в сельском хозяйстве избыток аммония может способствовать закислению почв и загрязнению водных объектов. Вместе с тем сульфат аммония, в отличие от некоторых других азотных удобрений, не содержит тяжёлых металлов и при соблюдении норм внесения не оказывает существенного негативного воздействия на окружающую среду.

¶История

Сульфат аммония был впервые получен в XVIII веке при обработке сивушного масла (продукта брожения) серной кислотой — так получали так называемый «английский нашатырь». Промышленное производство удобрения началось в Англии в первой половине XIX века, когда коксохимическое производство стало источником больших объёмов аммиака.