अमोनिया क्या है ? NH3 के गुण, संरचना, उपयोग और NH3 बनाने की हेबर विधि

Ammonia एक रासायनिक योगिक है जिसकी प्रकृति क्षारीय होती है। यह औद्योगिक रूप अत्यधिक काम में आने वाल योगिक है। इसका प्रमुख उपयोग उर्वरक बनाने में किया जाता है। आज हम इस लेख में Ammonia के बारे में अध्ययन करेंगे। अमोनिया क्या होता है ?(ammonia kya hai ?), अमोनिया की संरचना, सूत्र, मोलर द्रव्यमान, बनाने की विधि और उपयोग का अध्ययन इस लेख में करेंगे। इसे(ammonia kya hai ?) समझने के लिए आपको यह लेख पूरा पढ़ना होगा।

Ammonia का अत्यधिक उपयोग होने से इसका पूरी दुनिया में व्यापक पैमाने पर उत्पादन होता है। सन्न 2004 में पूरे विश्व में इसका आनुमानिक उत्पादन 10 करोड़ 90 लाख टन हुआ था। 2006 में इसका उत्पादन लगभग 14 करोड़ 65 लाख टन हुआ है। Ammonia उत्पादन में भारत का स्थान चीन के बाद द्वितीय है। ये दोनों देश विश्व उत्पादन का क्रमशः 28.4% तथा 8.6% उत्पादित करते हैं। रूस 8.4% तथा संयुक्त राज्य अमेरिका 8.2% के उत्पादन के साथ क्रमशः तीसरे और चौथे स्थान पर हैं। कुल उत्पादन के 80% का उपयोग उर्वरक बनाने के लिए होता है। नाइट्रीकरण की प्रक्रिया द्वारा कुछ सजीवों में वायुमंडलीय नाइट्रोजन से अमोनिया का निर्माण होता है।

अमोनिया क्या है ?(ammonia kya hai ?)

Ammonia एक तीक्ष्म गंध वाली रंगहीन गैस है। इसका रासायनिक सूत्र NH3 होता है। इसका अणुभार 17.031 g/mol होता है। यह हवा से हल्की होती है। इसका वाष्प घनत्व 8.5 है। यह जल में अति विलेय है। यह क्षारीय प्रकृति का होता है। अमोनिया के जलीय घोल को लिकर अमोनिया कहा जाता है। जोसेफ प्रिस्टले ने सर्वप्रथम अमोनियम क्लोराइड को चूने के साथ गर्म करके अमोनिया गैस को तैयार किया। बर्थेलाट ने इसके रासायनिक संगठन का अध्ययन किया और इसको बनाने वाले तत्वों को पता लगाया। प्रयोगशाला में अमोनियम क्लोराइड तथा बुझे हुए सूखे चूने के मिश्रण को गर्म करके Ammonia गैस तैयार की जाती है।

अमोनिया की संरचना (structure of NH3)

Ammonia एक सहसंयोजक अणु है। इसके नाइट्रोजन परमाणु पर एकांकी इलेक्ट्रान युग्म उपस्थित होता है। साथ ही नाइट्रोजन परमाणु पर संकरण अवस्था sp3 होती है। अतः अमोनिया की आकृति पिरामिड या विकृत चतुष्फलकीय होती है। नाइट्रोजन परमाणु व हाइड्रोजन परमाणु के बीच बंध कोण 107 ºC का होता है।

अमोनिया के भौतिक तथा रासायनिक गुणधर्म

भौतिक गुण

1. Ammonia एक रंगहीन, तीक्ष्ण गंध वाली गैस होती है।
2. यह गैस हवा से हल्की होती है।
3. यह जल में अत्यधिक घुलनशील होती है।
4. इसका स्पर्श साबुन जैसा चिकना होता है।
5. उच्च दाब पर अमोनिया गैस अवस्था से द्रव अवस्था में बदल जाती है।
6. NH3 का क्वथनांक 239.7 केल्विन होता है।
7. यह विद्युत की कुचालक होती है।

रासायनिक गुण

1. Ammonia का जलीय विलयन क्षारीय प्रकृति का होता है।
2. यह लाल लिटमस पत्र को नीला कर देती है।
3. Ammonia के नाइट्रोजन परमाणु पर एकांकी इलेक्ट्रान युग्म होता है। अतः यह लुइस क्षार होता है।
4. Ammonia की क्रिया लुइस अम्लों से कराने पर यह उपसहसंयोजक बंध द्वारा जुड़कर योग्यात्मक यौगिक बनाता है। अर्थात यह अम्लों से अभिक्रिया करके लवण बनती है

NH3+HCl → NH4Cl

5. Ammonia का दहन कराने से यह नाइट्रोजन गैस देती है।

4NH3+3O2 → 2N2+6H2O

6. प्लैटिनम उत्प्रेरक की उपस्थिति में Ammonia का ऑक्सीकरण NO और H2O के रूप में होता है।

4NH3+5O2 + Pt → 4NO+6H2O

7. Ammonia की अभिक्रिया धातु ऑक्साइड से कराने पर धातु ऑक्साइड का अपचयन धातु में हो जाता है।

3CuO+2NH3 → 3Cu+3H2O+N2

8. NH3 की अभिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड से पर कराने पर अमोनियम कार्बोनेट का निर्माण होता है। इसे 150C तक गर्म करने पर यूरिया का निर्माण होता है।

NH3 +CO2→NH2COONH4

NH2COONH4 + 150 ºC → NH2CONH2 + H2O

9. यह धातुओं से अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस व धातु नाइट्राइड बनाता है।

NH3 की सोडियम से क्रिया कराने पर

2Na+2NH3 → 2NaNH2+H2

NH3 की पोटेशियम से क्रिया कराने पर

2K+2NH3 →2KNH2+H2

NH3 की लिथियम से क्रिया पर

6Li +2NH3 → 2Li3N+3H2

NH3 की मैग्नीशियम से क्रिया कराने पर

3Mg+2NH3 →Mg3N+3H2

10. क्लोरीन और ब्रोमीन अमोनिया की अधिकता में क्रिया करके क्लोराइड व ब्रोमाइड बनाते है

अमोनिया बनाने की विधियाँ

सन 1774 में जोसेफ प्रिस्टले ने सर्वप्रथम अमोनियम क्लोराइड को बुझे चूने के साथ गर्म करके Ammonia गैस का निर्माण किया। उन्होंने इस गैस का नाम  क्षारीय वायु नाम दिया।  बर्थेलाट ने आगे इसका अध्ययन किया। सन 1785 में इसका रासायनिक सूत्र दिया गया। फिर सन 1800 में डेवी ने इसका अणु सूत्र दिया।

Ammonia बनाने की कई विधियाँ है। इन विधियों में प्रयोगशाला विधि व हेबर विधि से अमोनिया का निर्माण किया जाता है। अमोनिया का औद्योगिक निर्माण हेबर विधि से किया जाता है। आइये जानते है अमोनिया निर्माण की हेबर विधि व अन्य विधियाँ।

1.धातु नाइट्राइड की अभिक्रिया जल से कराने पर अमोनिया का निर्माण होता है। इसमें सहउत्पाद के रूप में धातु ऑक्साइड भी प्राप्त होता है।

Mg3N2+6H2O → 3Mg(OH)2+ 2NH3

AlN+3H2O → Al(OH)3+NH3

2.अमोनियम लवण की क्रिया क्षार से कराने से भी अमोनिया का निर्माण होता है। साथ ही सहउत्पाद के रूप में लवण प्राप्त होता है।

NH4Cl+NaOH → NH3+NaCl+H2O

(NH4)2SO4+2NaOH→2NH3+Na2SO4+2H2O

अमोनिया निर्माण की प्रयोगशाला विधि

एक गोल पेंदी (गोल तल) का फ्लावर लेते हैं। अब इसमें नौसादर (अमोनियम क्लोराइड) और बुझे हुए चुने का मिश्रण डालते हैं। अब इसे बर्नर की सहायता से धीरे धीरे गर्म करना शुरू करते है। गर्म करने पर पात्र के अन्दर रासायनिक क्रिया होना शुरू हो जाती है। इसमें नमी युक्त अशुद्ध अमोनिया प्राप्त होती है। इस अशुद्ध अमोनिया CaO नली से गुजारते हैं ताकि Ammonia की अशुद्धिया दूर हो जाये। अंततः शुष्क अमोनिया प्राप्त होती है। जिसे गैस जार में एकत्रित कर लेते हैं।

NH4Cl + Ca(OH)2 —Δ→ 2NH3 + 2H2O + CaCl2

अमोनिया निर्माण की हेबर विधि

जब शुद्ध नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के 1 : 3 अनुपात के मिश्रण को गर्म किया जाता है तो अमोनिया बनती है। यह अभिक्रिया एक ऊष्माक्षेपी उत्क्रमणीय अभिक्रिया है। अभिक्रिया के पश्चात् आयतन(Volume) में कमी होती है। इसीलिए ला-शातेलिए के नियमानुसार कम ताप और अधिक दाब पर अमोनिया अधिक उत्पन्न होगी। कम ताप पर अभिक्रिया का वेग बढ़ाने के लिए एक उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है।

इस अभिक्रिया के लिए उत्प्रेरक की उपस्थिति में अनुकूलतम ताप 450°- 500°C तथा उच्च दाब 200 वायुमण्डल रखा जाता है। चूँकि यह अभिक्रिया उत्क्रमणीय है। इसलिए Ammonia को बराबर क्रिया क्षेत्र से हटाने के बाद अमोनिया गैस अधिक बनेगी। इस अभिक्रिया में लोहे का बारीक चूर्ण (उत्प्रेरक) तथा मॉलिब्डेनम (उत्प्रेरक वर्धक) की सूक्ष्म मात्रा प्रयुक्त होती है। इसमें गैसीय मिश्रण शुद्ध होना चाहिए ताकि उत्प्रेरक विषाक्त न हो।

विधि- इस विधि में वातावरण से प्राप्त N2 तथा भाप अंगार गैस से प्राप्त H2 को 1:3 के अनुपात में लेकर संपीडक कक्ष में ले जाते हैं। जहाँ अशुद्ध गैसीय मिश्रण प्राप्त करते हैं। फिर इस मिश्रण को शोधन कक्ष में ले जाते हैं जहाँ सोडा लाइम (NaOH+CaO) भरा होता है। इसमें  H2S, SO2 आदि की अशुद्धियां दूर की जाती है और शुद्ध Ammonia का गैसीय मिश्रण प्राप्त होता है।

फिर इस मिश्रण को उत्प्रेरक कक्ष में ले जाते हैं जहाँ इस मिश्रण को 200 वायुमण्डल दाब पर तप्त लोहे के बारीक चूर्ण (उत्प्रेरक) व मॉलिब्डेनम (उत्प्रेरक वर्धक) में 500°C ताप पर गर्म करते हैं। इस विधि में 10 – 15% Ammonia बनती है।  इसे संघनित्र की सहायता ठंडा कर लेते हैं। शेष गैसों को फिर से उत्प्रेरक कक्ष में प्रवाहित करते हैं जिससे N2 तथा H2 के संयोजन द्वारा NH3 का लगातार उत्पादन होता रहता है। यह प्रक्रिया इसी प्रकार चलती रहती है और Ammonia प्राप्त होती है।

N2 + 3H2    ⇌ 2NH3 (अमोनिया)⇈  + 23,400 कैलोरी

अमोनिया का उपयोग

1. Ammonia का उपयोग यूरिया, अमोनियम सल्फेट, अमोनियम फास्फेट, अमोनियम नाइट्रेट आदि रासायनिक खादों के निर्माण में किया जाता है।
2. बर्फ बनाने के कारखाने में शीतलकारक के रूप में अमोनिया का उपयोग किया जाता है।
3. बड़े पैमाने पर नाइट्रिक एसिड तथा सोडियम कार्बोनेट के निर्माण में Ammonia का उपयोग किया जाता है।
4. लिकर अमोनिया का उपयोग कपड़ों से तेल, ग्रीज आदि के दाग को छुड़ाने के लिए किया जाता है।
5. प्रयोगशाला में प्रतिकारक के रूप में अमोनिया का उपयोग किया जाता है।
6. अमोनियम कार्बोनेट बनाने में NH3 का उपयोग किया जाता है।

Ammonia (NH3)से नुकसान

1. किसी उद्योग या अमोनिया टैंक से अमोनिया का रिसाव होकर , अचानक अमोनिया वातावरण में फैल जाए तो आँख तथा चेहरे को काफी अधिक पानी के द्वारा धोना चाहिए। अमोनिया जल में अति विलेय है इसलिए चेहरे को जल से धोने से यह घुलकर अलग हो जाती है।
2. अमोनिया स्किन को भी नुकसान पहुँचा सकती है अतः इसका उपयोग करते समय हैंड ग्लव्स का प्रयोग करना चाहिए।
3. यह आँखों व चहरे के लिए नुकसानदायक है इसीलिए इसका उपयोग करते समय आँखों पर चश्मे व मास्क का प्रयोग करे।
4. शरीर में Ammonia पहुँच सर दर्द, फेंफड़े, श्वसन नली को प्रभावित करती है। अतः इसका प्रयोग सावधानी से करना चाहिए।

FAQ

Q: अमोनिया का क्या काम होता है?
Ans : Ammonia का सबसे ज्यादा उपयोग रासायनिक खादों के निर्माण के लिए किया जाता है। इसके अलावा यह प्रयोगशाला में अनेक क्रियाओ को सम्पन कराने में काम आता है।

Q: ब्लड में अमोनिया बढ़ने से क्या होता है?
Ans : शरीर में Ammonia की मात्रा अधिक होने पर वह रक्त के माध्यम से ब्रेन तक पहुँच जाती है। ऐसी स्थिति में इंसान कोमा में पहुँच सकता है। इसके अलावा यह लिवर को भी नुकसान पहुँचाती है। समय पर इलाज न मिलने पर यह लिवर की कार्य क्षमता को प्रभावित करता है जिससे अमोनिया यूरिया बदल नहीं पाती है।

Q: कौन सा रसायन अमोनिया जल के नाम से जाना जाता है?
Ans : Ammonia के जलीय घोल को लिकर अमोनिया कहा जाता है यह क्षारीय प्रकृति का होता है।

Q: शरीर में अमोनिया कैसे बनता है?
Ans : लिवर में कई प्रकार के एंजाइम्स होते हैं जो भोजन को पचाने में मदद करते हैं। लिवर पोषक तत्वों को ह्रदय और शरीर के अलग अलग भागों तक पहुँचाता है। पाचन क्रिया के दौरान शरीर में Ammonia गैस बनती है जिसेे लिवर यूरिया में बदलकर यूरिन के रास्ते बाहर निकालता है।

Q: अमोनिया का रासायनिक नाम क्या है?
Ans : Azane

Q: अमोनिया का क्वथनांक कितना होता है?
Ans : -33.34 °C

Q: हैबर विधि क्या है?
Ans : हैबर विधि नाइट्रोजन स्थिरीकरण का एक कृत्रिम प्रक्रम है। इसके अलावा यह अमोनिया के औद्योगिक उत्पादन की आधुनिक विधि है। इस प्रक्रिया में वायुमण्डलीय नाइट्रोजन (N2) को हाइड्रोजन (H2) से अभिक्रिया कराकर Ammonia (NH3) में बदल दिया जाता है।

Q: NH3 लूइस क्षारक की तरह व्यवहार क्यों करती हैं?
Ans : Ammonia में नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म उपस्थित होता है इसलिए यह लूइस क्षारक की तरह व्यवहार करती है।

Q: नौसादर का केमिकल नेम क्या है?
Ans : Ammonium chloride

Q: कौन सा पदार्थ अमोनिया के साथ मिलकर यूरिया बनाता है?
Ans : बड़े पैमाने पर यूरिया का उत्पादन द्रव अमोनिया तथा द्रव कार्बन डाई-आक्साइड की अभिक्रिया से होता है।

Q: नाइट्रोजन से अमोनिया कैसे प्राप्त करेंगे?
Ans : हेबर विधि के द्वारा नाइट्रोजन से अमोनिया प्राप्त की जाती है।

Q: अमोनिया का रासायनिक सूत्र क्या है?
Ans : NH3

Q: अमोनियम क्लोराइड को गर्म करने पर क्या होगा?
Ans : गर्म करने पर ऊर्ध्वपातित होता है।

Q: अमोनिया के अणु में नाइट्रोजन एवं हाइड्रोजन के परमाणु की संख्या का अनुपात कितना होता है?
Ans : Ammonia में नाइट्रोजन एवं हाइड्रोजन के परमाणु की संख्या का अनुपात 7:1 रहता है।

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