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 .
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 .
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]
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]
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.
Сульфат аммония получают обработкой аммиака серной кислотой :
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.
Сульфат аммония встречается в природе в виде редкого минерала маскагнита в вулканических фумаролах и в результате угольных пожаров на некоторых отвалах. [15]
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]
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]
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]