Ammoniak

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Ammoniak NH₃

	Farbloses, stechend riechendes Gas Vorkommen im Harn als Abbauprodukt des Stoffwechsels	Molmasse 17,031 g/mol AGW 20 ml/m³ A (TRGS 900) ) Dichte* 0,7714 g/l (Gas, 0 °C, 1013 hPa) (NH₃ : Luft = 0,6) Schmelzpunkt -77,73 °C Siedepunkt -33,33 °C Wasserlöslichkeit Konz. bei 20°C 541 g/l Explosionsgrenzen 15,4 - 33,6 Vol.-% (Luft) Zündpunkt +630 °C
Piktogramme GHS 04 GHS 05 GHS 06 GHS 09 Gefahr	Gefahrenklassen + Kategorie Entzündbare Gase 2 Gase unter Druck, verdicht. Gas Akute Toxizität inhalativ 3 Ätz/Reizwirkung auf die Haut 1B Gewässergefährdend akut 1	HP-Sätze (siehe Hinweis) H 221, 280, 314, 331, 400 P 210, 260, 273, 280.1+3+7, 305+351+338 Entsorgung besondere Hinweise
	Deutscher Name	Englischer Name
CAS 7664-41-7	Ammoniak	Ammonia

Bemerkung für Schulen: Gasflaschen mit Ammoniak sollten an Schulen nicht aufbewahrt werden. Zur Demonstration der Eigenschaften kann das Gas durch Erhitzen aus konzentrierter Ammoniaklösung ausgetrieben werden (Abzug!). Eine Freisetzung von geringen Mengen des Gases über den Abzug stellt keine Gefahr für ein Gewässer dar.

Wirkung von Ammoniak auf den menschlichen Körper

Das Einatmen der Dämpfe reizt und verätzt die Schleimhäute und die Augen. Durch das kurzzeitige Eintamen kann es zu Entzündungen in den Atemwegen oder zu einem Lungenödem kommen. Eine Konzentration von 1,5 bis 2,5g/m³ Ammoniak in der Atemluft wirken nach 30 bis 60 Minuten tödlich. Als Gegenmaßnahmen wird völlige Ruhigstellung und das Einatmen von Essigdämpfen empfohlen. Die Aufnahme von Ammoniaklösung in den Magen verursacht Magenblutungen und Kreislaufkollaps. 3ml konzentrierte Ammoniaklösung wirken lebensgefährlich. Zur Neutralisation im Magen eignet sich Essig- oder Citronensäure.

Eigenschaften

Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes Gas. Es ist in Wasser außerordentlich gut löslich, bei Zimmertemperatur (20 °C) lösen sich 520 Liter Gas in einem Liter Wasser. Die Lösung des Gases in Wasser nennt man Ammoniaklösung oder Salmiakgeist.

Ammoniak und Chlorwasserstoff

Bild vergrößern Gießt man Ammoniaklösung und Salzsäure nebeneinander in eine Schale, bildet sich ein weißer Rauch.

Springbrunnenversuch mit Ammoniak

Bild vergrößern Das Ammoniak im Rundkolben löst sich begierig in Wasser, dabei färbt sich der beigefügte Universalindikator blau.

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Mit Säuren verbindet sich Ammoniak zu Ammoniumsalzen, beim Zusammentreffen mit Chlorwasserstoff bildet sich ein weißer Rauch von Ammoniumchlorid:

NH₃ + HCl

NH₄Cl

Bei Zimmertemperatur ist das Gas relativ beständig. Bei höheren Temperaturen unter dem Einfluss von Katalysatoren oder bei der Einwirkung von UV-Licht oder einer elektrischen Funkenentladung zerfällt es in Stickstoff und Wasserstoff:

2 NH₃   N₂ + 3 H₂   ΔH_R = +92 kJ/mol

Ammoniak-Luftgemische sind innerhalb der Explosionsgrenzen explosiv. Bei höheren Temperaturen lässt sich Ammoniak verbrennen:

4 NH₃ + 3 O₂   2 N₂ + 6 H₂O   ΔH_R = -1532 kJ/mol

Mit Salpetersäure ensteht Ammoniumnitrat:

HNO₃ + NH₃   NH₄NO₃

Herstellung

Schon die alten Agypter erzeugten Salmiak durch Fäulnisprozesse von stickstoffhaltigen, organischen Abfällen wie Urin oder Tiermist. 1727 erhielt Stephen Hales (1677-1771) das gasförmige Ammoniak durch Erhitzen eines Gemisches aus Kalk und Salmiak. Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) und Humphry Davy (1778-1829) waren an der Ermittlung der chemischen Zusammensetzung beteiligt. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts fiel Ammoniak in der Industrie als Nebenprodukt im Waschwasser bei der Kohlevergasung an. 1898 entdeckte F. Rothe das Herstellungsverfahren nach dem Kalkstickstoff-Prozess. Aus Calciumcarbid und Stickstoff bildete sich zunächst Kalkstickstoff (Calciumcyanamid, CaCN₂), der sich beim Erhitzen mit Wasserdampf zu Calciumcarbonat und Ammoniak und zersetzte.

CaC₂ + N₂

CaCN₂ + C
CaCN₂ + 3 H₂O

CaCO₃ + 2 NH₃

Das sogenannte Rothe-Frank-Caro-Verfahren ermöglichte erstmals die großtechnische Erzeugung von Ammoniak. 1900 meldete Wilhelm Ostwald (1853-1932) ein Patent zur "Herstellung von Ammoniak und Ammoniakverbindungen aus freiem Stickstoff und Wasserstoff" an. Im Labormaßstab gelang es ihm durch "geeignete Kontaktsubstanzen oder Katalysatoren bereits bei geringer Erhitzung auf 250 bis 300°C" Ammoniak herzustellen. In der gleichen Patentschrift empfahl er die Durchführung unter hohem Druck, "da die verhältnismäßige Menge des Ammoniaks im Gasgemisch mit steigendem Druck zunimmt". Ostwald verkaufte das Patent an die BASF. Aus seiner Idee konnten Fritz Haber (1868-1934) und Carl Bosch (1874-1940) in der Folgezeit ein industrielles Verfahren zur Erzeugung von Ammoniak im großtechnischen Maßstab entwickeln (vgl. > Haber-Bosch-Verfahren). Dieses Verfahren ist heute das bedeutendste.

Im Labor kamm man Ammoniak durch das Erhitzen von mit Calciumchlorid gesättigter Ammoniaklösung herstellen oder durch das Erhitzen eines Gemisches aus Calciumhydroxid und Ammoniumchlorid:

2 NH₄Cl + Ca(OH)₂

CaCl₂ + 2 NH₃ + 2H₂O

Verwendung

Ammoniak ist ein bedeutender Grundstoff zur Herstellung anderer chemischer Verbindungen wie Harnstoff, Blausäure, Natriumcarbonat oder Salpetersäure. Es wird auch zur Herstellung von Sprengstoffen, Chemiefasern oder Kunstharzen benötigt. Zur Herstellung von Düngemitteln stellt das Gas ein wichtigstes Zwischenprodukt dar. In Rauchgasentschwefelungsanlagen wandelt Ammoniak das Schwefeldioxid zu Ammoniumsulfat um, das ebenfalls als Düngemittel verwendet werden kann. Rettungssanitäter benutzen ein Riechstäbchen, das eine verdünnte Ammoniaklösung enthält und halten dies kurz an die Nase einer ohnmächtigen Person. Von dem Ammoniakgeruch wacht die Person auf. Mit Wasser erhält man Ammoniaklösung (weitere Anwendungen siehe dort).

Riechstäbchen mit Ammoniak

Bild vergrößern Rettungssanitäter halten ein solches Stäbchen ganz kurz an die Nase eines Ohnmächtigen.

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