Сульфат аммония

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Сульфа́т аммо́ния (аммоний серноки́слый, Шаблон:Lang-la), (NH₄)₂SO₄ — неорганическое бинарное соединение, аммонийная соль серной кислоты. Это бесцветные прозрачные кристаллы (или белый порошок) без запаха. Получают сульфат аммония действием серной кислоты на раствор аммиака и обменными реакциями с другими солями. Применяется в качестве удобрения, при производстве вискозы, в пищевой промышленности, при очистке белков в биохимии, в качестве добавки при хлорировании водопроводной воды. Токсичность сульфата аммония очень низкая.

Физические свойства

Чистый сульфат аммония — бесцветные прозрачные кристаллы, в измельчённом виде — белый порошок. Запаха не имеет. Гигроскопичность невысокая.

Образует кристаллы Шаблон:Крист.

Плотность (при 20 °C) — 1,766 г/смШаблон:Sup.

Растворимость в воде (г/100 мл):

• 70,1 (0 °C)
• 72,7 (10 °C)
• 75,4 (20 °C)
• 76,9 (25 °C)
• 78,1 (30 °C)
• 81,2 (40 °C)
• 84,3 (50 °C)
• 87,4 (60 °C)
• 94,1 (80 °C)
• 102 (100 °C).

Растворимость в других растворителях (г/100 г):

• муравьиная кислота 95 %: 25,4 (16,5 °C);
• ацетон: нерастворим;
• этанол: нерастворим;
• диэтиловый эфир: нерастворим.

Сульфат аммония с солями некоторых других металлов (алюминий, железо и прочие) образует двойные соли, например алюмоаммиачные квасцы, соль Мора.

Химические свойства

При нагревании до 147 °С сульфат аммония разлагается на соответствующий гидросульфат NHШаблон:SubHSOШаблон:Sub и аммиак по схеме:

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }$.

При повышении температуры выше 500 °С гидросульфат аммония кипит с разложением на серный ангидрид, аммиак и воду:

$𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{>500^{o}C}{\to }𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\uparrow }$.

Сульфат аммония окисляется до молекулярного азота или оксида азота (I) сильными окислителями, например перманганатом калия, азотистой кислотой, азотной кислотой, нитритами, нитратами и смесью оксида азота (II) и оксида азота (IV):

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖪𝖬𝗇{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}𝖬𝗇{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{+70^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{+70^{o}C}{\to }{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖭𝖮\mathsf{+}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{+70^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathrm{𝟤}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖭𝖮\mathsf{+}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{+70^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{+190^{o}C,p}{\to }{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{+70^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{+190^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Получение

В лаборатории получают действием концентрированной серной кислоты на концентрированный раствор аммиака.

$\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

Эту реакцию, как и все другие реакции взаимодействия аммиака с кислотами, проводят в приборе для получения растворимых веществ в твёрдом виде.

Среди основных способов получения сульфата аммония, которые наиболее часто используются в химической промышленности, имеются следующие: процесс нейтрализации серной кислоты синтетическим аммиаком; использование аммиака из газа коксовых печей для его химической реакции с серной кислотой; получение в результате обработки гипса растворами карбоната аммония; получение при переработке отходов, остающихся после производства капролактама. Вместе с тем имеются и другие способы производства сульфата аммония, например, получение этого вещества из дымовых газов электростанций и сернокислотных заводов. Для этого в горячие газы вводят газообразный аммиак, который связывает имеющиеся в газе окислы серы в различные соли аммония, в том числе и в сульфат аммония.

Очистка

Технический сульфат аммония часто загрязнён сульфатом железа. Избавиться от него простой перекристаллизацией невозможно, поскольку соли железа сокристаллизуются с сульфатом аммония, образуя двойную соль Мора.

Согласно Карякину, для очистки препарата 150 г его растворяют в 260 мл дистиллированной воды, нагревают до кипения, прибавляют 1—2 г пероксодисульфата аммония и кипятят до полного окисления железа(II) в железо(III). Полноту окисления необходимо проверить прибавлением к отфильтрованной пробе раствора гексацианоферрата(III) калия (красной кровяной соли) — синее окрашивание пробы указывает на неполноту окисления железа, в таком случае процесс очистки следует повторить.

После перехода всего железа в трёхвалентное к раствору следует прибавить крепкий раствор аммиака до сильно щелочной реакции и отфильтровать. Полученный раствор упарить до консистенции жидкой кристаллической кашицы и дать охладиться до комнатной температуры. Кристаллы отсосать на воронке Бюхнера и промыть несколько раз дистиллированной водой.

В полученном реактиве может содержаться до 0,2 % сульфата кальция, который отделить никак не удастся.

Применение

Сульфат аммония широко применяется как азотное-серное минеральное удобрение (в РФ — по ГОСТ-9097-82) в легкоусвояемой форме, не содержащей NOШаблон:Sup-групп и не едкое, его можно применять в любое время года. Содержит 21 % азота и 24 % серы (учитывается в агрономии как 60% SOШаблон:Sub). Подкисляет почву.

Также используется в производстве вискозного волокна как компонент осадительной ванны.

В биохимии переосаждение сульфатом аммония является общим методом очистки белков.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E517.

Сульфат аммония используется в технологии хлорирования воды с аммонизацией — его вводят в обрабатываемую воду за несколько секунд до хлора. С хлором он образует хлорамины, связывая свободный хлор, благодаря чему значительно сокращается образование хлорорганики, вредной для организма человека, сокращается расход хлора, уменьшается коррозия труб водопровода.

Сульфат аммония является компонентом порошковых огнетушителей и огнезащитных средств.

Кроме того, находит применение при получении марганца электролизом, в производстве аммониево-алюминиевых квасцов, корунда. Добавляется к стекольной шихте для улучшения её плавкости. Также раствор сульфата аммония является основным действующим веществом при электроплазменной полировке нержавеющей стали.

Воздействие на человека

Сульфат аммония признаётся безопасным для человека и используется в качестве пищевой добавки в России, Украине и в странах ЕС. Сульфат аммония используется в качестве заменителя соли и носит название пищевой добавки Е517. В пищевой индустрии добавка сульфат аммония выступает в роли улучшителя качества муки и хлебобулочных изделий, увеличивая также их объём, является питанием для дрожжевых культур, применяется как стабилизатор и эмульгатор.