stringtranslate.com

Сульфат аммония

Сульфат аммония (американский английский и международное научное использование; сульфат аммония в британском английском ); (NH 4 ) 2 SO 4 представляет собой неорганическую соль , имеющую ряд коммерческих применений. Чаще всего используется в качестве удобрения почвы. Он содержит 21% азота и 24% серы .

Использование

Сульфат аммония в основном используется в качестве удобрения для щелочных почв . В почве ион аммония высвобождается и образует небольшое количество кислоты, снижая pH- баланс почвы и одновременно внося необходимый азот для роста растений. Основным недостатком использования сульфата аммония является низкое содержание азота по сравнению с нитратом аммония , что увеличивает затраты на транспортировку. [2]

Он также используется в качестве вспомогательного средства для опрыскивания водорастворимых инсектицидов , гербицидов и фунгицидов в сельском хозяйстве . Там он связывает катионы железа и кальция, которые присутствуют как в колодезной воде, так и в растительных клетках. Он особенно эффективен в качестве адъюванта к гербицидам 2,4-D (амин), глифосат и глюфосинат .

Лабораторное использование

Осаждение сульфатом аммония является распространенным методом очистки белков осаждением. По мере увеличения ионной силы раствора растворимость белков в этом растворе снижается. Сульфат аммония благодаря своей ионной природе чрезвычайно растворим в воде, поэтому способен «высаливать» белки путем осаждения. [3] Из-за высокой диэлектрической постоянной воды диссоциированные ионы соли, представляющие собой катионный аммоний и анионный сульфат, легко сольватируются в гидратных оболочках молекул воды. Значение этого вещества в очистке соединений проистекает из его способности становиться более гидратированными по сравнению с относительно большим количеством неполярных молекул , поэтому желаемые неполярные молекулы объединяются и осаждаются из раствора в концентрированной форме. Этот метод называется высаливанием и обуславливает необходимость использования солей высоких концентраций, способных надежно растворяться в водной смеси. Процент используемой соли указан по сравнению с максимальной концентрацией соли, которую можно растворить в смеси. Таким образом, хотя для работы метода необходимы высокие концентрации, добавление большого количества соли, превышающего 100%, также может привести к перенасыщению раствора и, следовательно, к загрязнению неполярного осадка осадком соли. [4] Высокая концентрация соли, которая может быть достигнута путем добавления или увеличения концентрации сульфата аммония в растворе, обеспечивает разделение белков на основе снижения растворимости белков; такое разделение может быть достигнуто центрифугированием . Осаждение сульфатом аммония является результатом снижения растворимости, а не денатурации белка , поэтому осажденный белок можно солюбилизировать с помощью стандартных буферов . [5] Осаждение сульфатом аммония обеспечивает удобный и простой способ фракционирования сложных белковых смесей. [6]

При анализе решеток каучука летучие жирные кислоты анализируют путем осаждения каучука 35%-ным раствором сульфата аммония, в результате чего образуется прозрачная жидкость, из которой летучие жирные кислоты регенерируют серной кислотой и затем перегоняют с водяным паром. Селективное осаждение сульфатом аммония, в отличие от обычного метода осаждения с использованием уксусной кислоты, не мешает определению летучих жирных кислот. [7]

Пищевая добавка

В качестве пищевой добавки сульфат аммония считается общепризнанным безопасным (GRAS) Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США [8] , а в Европейском Союзе он обозначается номером E E517. Используется в качестве регулятора кислотности в муке и хлебе. [9] [10] [11]

Другое использование

При очистке питьевой воды сульфат аммония используется в сочетании с хлором для получения монохлорамина для дезинфекции. [12]

Сульфат аммония используется в небольших количествах при получении других солей аммония, особенно персульфата аммония .

По данным Центров по контролю за заболеваниями, сульфат аммония указан в качестве ингредиента многих вакцин в США . [13]

Насыщенный раствор сульфата аммония в тяжелой воде (D 2 O) используется в качестве внешнего стандарта в спектроскопии ЯМР серы ( 33 S) со величиной сдвига δ  = 0 м.д.

Сульфат аммония также использовался в огнезащитных композициях, действуя во многом подобно диаммонийфосфату . В качестве антипирена он повышает температуру сгорания материала, снижает максимальную скорость потери веса и вызывает увеличение образования остатков или полукокса. [14] Его огнезащитную эффективность можно повысить, смешав его с сульфаматом аммония . [ нужна ссылка ] Он использовался при тушении пожаров с воздуха .

Сульфат аммония использовался в качестве консерванта для древесины , но из-за его гигроскопической природы это использование было в значительной степени прекращено из-за связанных с этим проблем, связанных с коррозией металлических застежек, нестабильностью размеров и дефектами отделки.

Подготовка

Сульфат аммония получают обработкой аммиака серной кислотой :

2 NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4

Смесь газообразного аммиака и водяного пара вводят в реактор, который содержит насыщенный раствор сульфата аммония и от 2 до 4% свободной серной кислоты при температуре 60 °C. Концентрированную серную кислоту добавляют для поддержания кислотности раствора и сохранения уровня свободной кислоты. Тепло реакции поддерживает температуру реактора на уровне 60 °C. Сухой порошкообразный сульфат аммония можно получить путем распыления серной кислоты в реакционную камеру, заполненную газообразным аммиаком. Тепло реакции испаряет всю воду , присутствующую в системе, образуя порошкообразную соль. В 1981 году было произведено около 6000 миллионов тонн. [2]

Сульфат аммония также производят из гипса (CaSO 4 ·2H 2 O). К раствору карбоната аммония добавляют мелкоизмельченный гипс . Карбонат кальция выпадает в осадок в виде твердого вещества, оставляя сульфат аммония в растворе.

(NH 4 ) 2 CO 3 + CaSO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4 + CaCO 3

Сульфат аммония встречается в природе в виде редкого минерала маскагнита в вулканических фумаролах и в результате угольных пожаров на некоторых отвалах. [15]

Характеристики

Сульфат аммония становится сегнетоэлектриком при температуре ниже –49,5 °С. При комнатной температуре он кристаллизуется в ромбической системе с размерами ячеек a = 7,729 Å, b = 10,560 Å, c = 5,951 Å. При охлаждении в сегнетоэлектрическое состояние симметрия кристалла меняется на пространственную группу Pna2 1 . [16]

Реакции

Сульфат аммония разлагается при нагревании выше 250 °C (482 °F), сначала образуя бисульфат аммония . Нагревание при более высоких температурах приводит к разложению на аммиак , азот , диоксид серы и воду. [17]

Будучи солью сильной кислоты (H 2 SO 4 ) и слабого основания (NH 3 ), ее раствор кислый; pH 0,1 М раствора составляет 5,5. В водном растворе реакции аналогичны реакциям NH.+
4и так2−
4ионы. Например, добавление хлорида бария приводит к выпадению сульфата бария . Фильтрат при выпаривании дает хлорид аммония .

Сульфат аммония образует множество двойных солей (сульфатов металлов аммония) при смешивании его раствора с эквимолярными растворами сульфатов металлов и медленном выпаривании раствора. С ионами трехвалентных металлов образуются квасцы , такие как сульфат железа-аммония . Двойные сульфаты металлов включают сульфат аммония-кобальта, сульфат железа-диаммония , сульфат аммония-никеля, которые известны как соли Туттона , и сульфат церия аммония . [2] Безводные двойные сульфаты аммония также встречаются в семействе лангбейнитов . Образующийся аммиак имеет резкий запах и токсичен.

Переносимые по воздуху частицы испаренного сульфата аммония составляют примерно 30% загрязнения мелкими частицами во всем мире. [18]

Законодательство и контроль

В ноябре 2009 года запрет на удобрения на основе сульфата аммония, нитрата аммония и кальциево-аммиачной селитры был введен в бывшем округе Малаканд , включающем районы Верхний Дир , Нижний Дир , Сват , Читрал и Малаканд Северо-Западной пограничной провинции ( СЗПП) Пакистана . , правительством СЗПП, после сообщений о том, что они использовались боевиками для изготовления взрывчатки. В январе 2010 года по той же причине эти вещества были запрещены и в Афганистане . [19]

Смотрите также

На Wikimedia Commons есть СМИ, связанные с сульфатом аммония .

Рекомендации

  1. ^ Лиде, Дэвид Р., изд. (2006). Справочник CRC по химии и физике (87-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 0-8493-0487-3.
  2. ^ abc Zapp, Карл-Хайнц (2012). «Соединения аммония». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_243. ISBN 9783527303854.
  3. ^ Дуонг-Ли, Кришна К.; Габелли, Сандра Б. (1 января 2014 г.). «Высаливание белков с использованием осаждения сульфатом аммония». В Лорше, Джон (ред.). Методы энзимологии . Лабораторные методы в энзимологии: Белок, часть C. Том. 541. Академик Пресс. стр. 85–94. дои : 10.1016/B978-0-12-420119-4.00007-0. ISBN 9780124201194. ПМИД  24674064.
  4. ^ Дуонг-Ли, Кришна К.; Габелли, Сандра Б. (1 января 2014 г.). «Высаливание белков с использованием осаждения сульфатом аммония». Лабораторные методы в энзимологии: Белок, часть C. Том. 541. стр. 85–94. дои : 10.1016/B978-0-12-420119-4.00007-0. ISBN 9780124201194. ISSN  1557-7988. ПМИД  24674064.
  5. ^ Вингфилд, Пол Т. (05 мая 2017 г.). «Осаждение белка с использованием сульфата аммония». Современные протоколы в науке о белках . 13 (1): A.3F.1–8. doi : 10.1002/0471140864.psa03fs13. ISBN 978-0471140863. ISSN  1934-3655. ПМЦ  4817497 . ПМИД  18429073.
  6. ^ "Калькулятор сульфата аммония" . EnCor Biotechnology Inc. 2013. Архивировано из оригинала 26 января 2016 года . Проверено 2 марта 2013 г.
  7. ^ Стандартные спецификации ASTM для резиновых концентратов D 1076-06.
  8. ^ «Мнение Специального комитета по веществам GRAS (SCOGS): Сульфат аммония» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . 16 августа 2011. Архивировано из оригинала 11 февраля 2012 года . Проверено 2 марта 2013 г.
  9. ^ «Хлеб Panera: Меню и питание: Информационный профиль о питании» . Архивировано из оригинала 19 августа 2009 года . Проверено 2 марта 2013 г.
  10. ^ «Официальный справочник ингредиентов продуктов для ресторанов метро в США» . Архивировано из оригинала 14 августа 2011 года . Проверено 2 марта 2013 г.
  11. ↑ Сара Кляйн (14 мая 2012 г.). «Грубые ингредиенты в обработанных пищевых продуктах». Хаффингтон Пост . Архивировано из оригинала 18 мая 2012 года . Проверено 2 марта 2013 г.
  12. ^ МакКул, Пэт. «Подача сульфата аммония для образования связанного остаточного хлора» (PDF) . Канзасская линия жизни . Ассоциация сельского водоснабжения Канзаса. Архивировано (PDF) из оригинала 6 июня 2019 года . Проверено 6 июня 2019 г.
  13. ^ «Наполнитель вакцины и сводка для СМИ» (PDF) . Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Февраль 2012 г. Архивировано (PDF) из оригинала 5 февраля 2011 г. . Проверено 2 марта 2013 г.
  14. ^ Джордж, CW; Сюсотт, РА (апрель 1971 г.). «Влияние фосфата и сульфата аммония на пиролиз и горение целлюлозы». Исследовательская работа INT-90 . Экспериментальная станция межгорных лесов и полигонов: Лесная служба Министерства сельского хозяйства США. ОЛ  16022833М.
  15. ^ "Маскагнит". Миндат. Архивировано из оригинала 19 января 2013 года . Проверено 2 марта 2013 г.
  16. ^ Окайя, Ю.; К. Ведам; Р. Пепинский (1958). «Неизоморфизм сегнетоэлектрических фаз сульфата аммония и флуобериллата аммония». Акта Кристаллографика . 11 (4): 307. Бибкод : 1958AcCry..11..307O. дои : 10.1107/s0365110x58000803 . ISSN  0365-110X.
  17. ^ Лю Кэ-вэй, Чэнь Тянь-лан (2002). «Исследования по термическому разложению сульфата аммония». Химические исследования и применение (на китайском языке). 14 (6). doi :10.3969/j.issn.1004-1656.2002.06.038.
  18. ^ «Откуда происходит загрязнение воздуха?». www.purakamasks.com . 15 февраля 2019 г. Архивировано из оригинала 20 февраля 2019 г. Проверено 20 февраля 2019 г.
  19. ^ «ПАКИСТАН: «Антитеррористический» запрет на удобрения мешает фермерам» . Гуманитарные новости и анализ ИРИН. 2010. Архивировано из оригинала 13 мая 2013 года . Проверено 24 апреля 2013 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки