เนื่องจากมีไนโตรเจนอิสระอยู่ในบรรยากาศ การผลิตจึงต้องแยกออกจากออกซิเจนและส่วนประกอบอื่นๆ ในอากาศ ซึ่งทำได้โดยการระเหยของอากาศของเหลวทีละน้อยในการติดตั้งแบบพิเศษและในขณะเดียวกันก็ผลิตออกซิเจนและก๊าซเฉื่อยด้วย

ไนโตรเจนเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น (mp -210°C, bp -196°C) ความสามารถในการละลายในน้ำต่ำ - ประมาณ 2% โดยปริมาตร โมเลกุลไนโตรเจนเป็นแบบไดอะตอมมิกและไม่แตกตัวเป็นอะตอมอย่างเห็นได้ชัดแม้ในอุณหภูมิที่สูงมาก

ไนโตรเจนอิสระมีความเฉื่อยทางเคมีมาก ภายใต้สภาวะปกติ จะไม่ทำปฏิกิริยากับเมทัลลอยด์หรือโลหะ (ยกเว้น Li) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น กิจกรรมของมันจะเพิ่มขึ้นตามโลหะเป็นหลัก โดยบางส่วนจะรวมตัวกันเมื่อถูกความร้อนทำให้เกิดไนไตรด์ของโลหะเหล่านี้ (เช่น Mg 3 N 2)

3Mg + N 2 = มก. 3 N 2

การใช้ไนโตรเจนอิสระจึงมีจำกัด ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อเติมหลอดไฟฟ้า สารประกอบไนโตรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีววิทยาและมีการใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ปริมาณที่ใหญ่ที่สุดถูกใช้เป็นปุ๋ยแร่และในการผลิตวัตถุระเบิด

ผลิตภัณฑ์เริ่มต้นหลักสำหรับการผลิตสารประกอบไนโตรเจนทางอุตสาหกรรมคือไนโตรเจนอิสระจากอากาศ การถ่ายโอนไปยังสถานะที่ถูกผูกไว้นั้นส่วนใหญ่ดำเนินการโดยวิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1913

การประยุกต์ใช้ปฏิกิริยาผันกลับได้

ยังไม่มีข้อความ 2 + สังกะสี 2< = >2NH 3 + 22 กิโลแคลอรี

หลักการเปลี่ยนสมดุลแสดงให้เห็นว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการก่อตัวของแอมโมเนียคืออุณหภูมิต่ำสุดที่เป็นไปได้และความดันสูงสุดที่เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม แม้ที่อุณหภูมิ 700°C อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็ยังต่ำมาก (และทำให้สมดุลเกิดขึ้นช้ามาก) จึงไม่มีข้อสงสัยในการใช้งานจริง ในทางตรงกันข้าม ที่อุณหภูมิสูงขึ้น เมื่อสถานะสมดุลเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ปริมาณแอมโมเนียในระบบจะมีค่าเล็กน้อย ดังนั้นการดำเนินการทางเทคนิคของกระบวนการที่อยู่ระหว่างการพิจารณาจึงเป็นไปไม่ได้เนื่องจากการเร่งให้เกิดความสมดุลด้วยความช่วยเหลือของการให้ความร้อนเราจึงเปลี่ยนตำแหน่งของสมดุลไปในด้านที่ไม่เอื้ออำนวยไปพร้อม ๆ กัน

อย่างไรก็ตาม มีวิธีการหนึ่งที่จะเร่งบรรลุผลสำเร็จของสภาวะสมดุลโดยไม่ต้องเปลี่ยนสมดุลไปพร้อมๆ กัน ซึ่งมักจะช่วยในการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม

เหล็กโลหะ (ที่มีส่วนผสมของ Al 2 O 3 และ K 2 O) ทำงานได้ดีในกรณีนี้

กระบวนการสังเคราะห์แอมโมเนียดำเนินการที่อุณหภูมิ 400-550°C (บนตัวเร่งปฏิกิริยา) และความดัน 100-1,000 ที่อุณหภูมิ

ในกรณีนี้ ความสมดุลจะเกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว หลังจากที่แอมโมเนียถูกแยกออกจากส่วนผสมของก๊าซแล้ว แอมโมเนียอย่างหลังจะถูกนำกลับเข้าสู่วงจร กว่าหนึ่งในสี่ของศตวรรษตั้งแต่ปี พ.ศ. 2456 ถึง พ.ศ. 2481 การผลิตไนโตรเจนทั่วโลกต่อปีในลักษณะนี้เพิ่มขึ้นจาก 7 ตันเป็น 1,700,000 ตัน ปัจจุบันการสังเคราะห์แอมโมเนียเป็นวิธีทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้

สิ่งที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรมน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญคือวิธีไซยานาไมด์ที่พัฒนาขึ้นในปี 1901 ซึ่งมีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าแคลเซียมคาร์ไบด์ที่อุณหภูมิสูง (ได้จากการให้ความร้อนส่วนผสมของมะนาวและถ่านหินในเตาไฟฟ้า) จะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนอิสระตามสมการ

CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C + 70 กิโลแคลอรี

แคลเซียมไซยานาไมด์ (Ca = N-C?N) ที่ได้ในลักษณะนี้จะเป็นผงสีเทา (จากความไม่บริสุทธิ์ของคาร์บอน) เมื่อสัมผัสกับไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (เช่น ให้ความร้อนสูงกว่า 100°C) ไอน้ำจะสลายตัวและปล่อยแอมโมเนีย:

CaCN 2 + 3H 2 O = CaCO 3 + 2NH 3

เตาเผาสำหรับผลิตแคลเซียมไซยานาไมด์เป็นทรงกระบอกที่ทำจากวัสดุทนไฟตามแนวแกนซึ่งมีท่อที่มีขดลวดทำความร้อนอยู่ภายใน หลังจากโหลดเตาเผาด้วย CaC 2 ที่บดแล้ว จะปิดอย่างแน่นหนาและป้อนไนโตรเจนเข้าไป เนื่องจากการก่อตัวของไซยานาไมด์จะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน ก็เพียงพอที่จะทำให้ส่วนผสมเริ่มต้นมีอุณหภูมิสูงถึง 800°C จากนั้นปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเอง ในช่วงระหว่างปี 1913 ถึง 1938 การผลิตไนโตรเจนคงที่ทั่วโลกประจำปีโดยใช้วิธีไซยานาไมด์เพิ่มขึ้นจาก 38,000 ตันเป็น 300,000 ตัน

โมเลกุล NH 3 มีรูปร่างเป็นปิรามิดสามเหลี่ยม เนื่องจากอิเล็กตรอนของพันธะ H-N ค่อนข้างเปลี่ยนจากไฮโดรเจนไปเป็นไนโตรเจนค่อนข้างมาก (pNH = 0.28) โมเลกุลแอมโมเนียโดยรวมจึงมีลักษณะของขั้วที่สำคัญ (ความยาวไดโพล 0.31 A)

แอมโมเนียเป็นก๊าซไม่มีสี (mp -78°C, bp -33°C) มีกลิ่นฉุนเฉพาะตัวของ “แอมโมเนีย” ความสามารถในการละลายในน้ำมากกว่าก๊าซอื่นๆ ทั้งหมด น้ำหนึ่งปริมาตรดูดซับ NH 3 ได้ประมาณ 1,200 ปริมาตรที่ 0°C และประมาณ 700 ที่ 20°C สารละลายเข้มข้นเชิงพาณิชย์มักจะมีความหนาแน่น 0.91 และมี NH 3 25% โดยน้ำหนัก

เช่นเดียวกับน้ำ แอมโมเนียเหลวเชื่อมโยงกันผ่านการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนเป็นหลัก เป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์หลายชนิด

การรวมตัวของแอมโมเนียเหลวสัมพันธ์กับความร้อนสูงของการกลายเป็นไอ (5.6 กิโลแคลอรี/โมล) เนื่องจากอุณหภูมิวิกฤตของ NH 3 อยู่ในระดับสูง (+ 133 ° C) และเมื่อระเหยออกไป ความร้อนจำนวนมากจะถูกขจัดออกจากสิ่งแวดล้อม แอมโมเนียเหลวจึงสามารถทำหน้าที่เป็นสารทำงานได้ดีสำหรับเครื่องทำความเย็น เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ไปทางขวา NH 3 ที่ได้รับความร้อนจากการบีบอัดจะเข้าสู่ขดลวด และระบายความร้อนจากภายนอกด้วยน้ำ (หรืออากาศ) แอมโมเนียที่ระบายความร้อนแล้วที่ความดันที่มีอยู่ในระบบ (7-8 atm) จะถูกบีบอัดและไหลเข้าสู่ตัวรับซึ่งแอมโมเนียเหลวจะเข้าสู่ขดลวดซึ่งจะระเหยไปเนื่องจากสุญญากาศในส่วนนี้ของระบบ ความร้อนที่จำเป็นสำหรับการระเหยจะถูกดูดซับจากพื้นที่รอบคอยล์ การทำซ้ำอย่างต่อเนื่องของวงจรกระบวนการทั้งหมดทำให้เกิดการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่องของพื้นที่รอบคอยล์

สำหรับลักษณะทางเคมีของแอมโมเนีย ปฏิกิริยาของการเติมสามประเภท การแทนที่ไฮโดรเจน และการเกิดออกซิเดชันมีความสำคัญอันดับแรก

ปฏิกิริยาทั่วไปสำหรับแอมโมเนียคือปฏิกิริยาการเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันทำปฏิกิริยากับเกลือหลายชนิด สารประกอบแอมโมเนียที่เป็นผลึกขององค์ประกอบ CaCl 2 · 8NH 3, CuSO 4 · 4NH 3 ฯลฯ จะถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่คล้ายกันในลักษณะของการก่อตัวและความเสถียรของผลึกไฮเดรต

เมื่อแอมโมเนียละลายในน้ำ จะเกิดแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์บางส่วน:

NH 3 + H 2 O< = >NH4OH

ในสารประกอบนี้ แอมโมเนียมแรดิคัล (NH 4) มีบทบาทเป็นโลหะโมโนวาเลนต์ ดังนั้นการแยกตัวด้วยไฟฟ้าของ NH 4 OH จะดำเนินการตามประเภทหลัก:

NH4OH< = >NH 4 + + โอ้ -

เมื่อรวมสมการทั้งสองเข้าด้วยกัน เราได้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับสมดุลที่เกิดขึ้นในสารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำ:

NH 3 + H 2 O< = >NH4OH< = >NH 4 + + โอ้ -

เนื่องจากการมีอยู่ของความสมดุลเหล่านี้ สารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำ (มักเรียกง่ายๆ ว่า "แอมโมเนีย") จึงมีกลิ่นรุนแรง เนื่องจากสารละลายนี้มีไอออน OH ค่อนข้างน้อย NH 4 OH จึงถือเป็นเบสที่อ่อนแอ

การเติมกรดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสมดุลข้างต้นไปทางขวา (เนื่องจากการจับตัวของไอออน OH) และทำให้เกิดเกลือแอมโมเนียม ตามสมการ:

NH 4 OH + HCl = H 2 O + NH 4 Cl

เกลือเหล่านี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาโดยตรงของแอมโมเนียกับกรด เช่น จากปฏิกิริยา:

NH3 + HCl = NH4Cl

ทั้งแอมโมเนียมไอออนเอง (NH 4 +) และเกลือส่วนใหญ่ไม่มีสี เกือบทั้งหมดละลายได้ดีในน้ำและมีการแยกตัวออกจากกันสูงในสารละลาย

เมื่อเกลือแอมโมเนียมถูกให้ความร้อน พวกมันจะสลายตัวค่อนข้างง่าย ธรรมชาติของการสลายตัวถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของกรดที่สร้างประจุลบ ถ้าอย่างหลังเป็นตัวออกซิไดซ์ แอมโมเนียจะถูกออกซิไดซ์ตามปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น:

NH 4 ไม่ 2 = 2H 2 O + N 2

หากกรดไม่ใช่ตัวออกซิไดซ์ ธรรมชาติของการสลายตัวจะถูกกำหนดโดยความผันผวนที่อุณหภูมิของการสลายตัว จากเกลือของกรดที่ไม่ระเหย (เช่น H 3 PO 4) จะมีการปล่อยแอมโมเนียเท่านั้น แต่ถ้ากรดมีความผันผวน (เช่น HCl) จากนั้นเมื่อเย็นลงก็จะรวมตัวกับ NH 3 อีกครั้ง ผลลัพธ์ของการสลายตัวและการรวมตัวกันอีกครั้งในภายหลังนั้นแทบจะเดือดลงไปถึงความจริงที่ว่าเกลือที่เป็นปัญหา (เช่น NH 4 Cl) มีค่าระเหิด

ภายใต้อิทธิพลของเกลือแอมโมเนียม: ด่างของตะกอน, แอมโมเนียจะถูกปล่อยออกมาตามปฏิกิริยา, ตัวอย่างเช่น:

NH 4 Cl + NaOH = NaCl + NH 4 OH = NaCl + NH 3 + H 2 O

สามารถใช้สำหรับการผลิตแอมโมเนียในห้องปฏิบัติการ เช่นเดียวกับการค้นพบไอออน NH ในสารละลาย โดยเติมอัลคาไลในส่วนหลัง จากนั้นแอมโมเนียที่ปล่อยออกมาจะถูกตรวจจับด้วยกลิ่นหรือผลกระทบต่อกระดาษลิตมัสเปียก

อนุพันธ์ของแอมโมเนียมมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ ไฮดรอกไซด์ของมัน (NH 4 OH) เป็นหนึ่งในสารเคมีที่สำคัญที่สุดซึ่งบางครั้งมีการใช้สารละลาย (“ แอมโมเนีย”) ในครัวเรือนด้วย (เมื่อซักเสื้อผ้าและขจัดคราบ) แอมโมเนียมคลอไรด์ (“แอมโมเนีย”) ทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะที่อุณหภูมิสูง ทำให้พื้นผิวโลหะสะอาด นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้ในการบัดกรีโลหะ ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า NH 4 Cl ใช้สำหรับการผลิตเซลล์กัลวานิก "แห้ง" แอมโมเนียมไนเตรต (NH 4 NO 3) เป็นพื้นฐานของปุ๋ยไนโตรเจนที่ซับซ้อน และยังใช้สำหรับการเตรียมส่วนผสมที่ระเบิดได้บางชนิด แอมโมเนียมซัลเฟต [(NH 4) 2 SO 4 ] ถูกใช้ในปริมาณมากโดยการเกษตรเพื่อเป็นปุ๋ยไนโตรเจน แอมโมเนียมคาร์บอเนต (NH 4 HCO 3) ใช้ในการอบ (ส่วนใหญ่ในการผลิตขนม) การใช้งานนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าเมื่อถูกความร้อนมันจะสลายตัวได้ง่ายตามแบบแผน

NH 4 HCO 3 = NH 3 ^ + H 2 O + CO 2 ^

และก๊าซที่เกิดขึ้นจะทำให้แป้งมีความพรุนตามที่จำเป็น แอมโมเนียมซัลไฟด์ [(NH 4) SO 4 ] เป็นหนึ่งในรีเอเจนต์หลักในเคมีวิเคราะห์ สารประกอบแอมโมเนียมมีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตบางอย่างของอุตสาหกรรมเคมี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการ

แอมโมเนียเชิงพาณิชย์มักจะมีแอมโมเนียประมาณ 10% นอกจากนี้ยังมีการใช้ทางการแพทย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสูดดมไอระเหยหรือรับประทาน (3-10 หยดต่อน้ำหนึ่งแก้ว) ใช้เพื่อบรรเทาอาการมึนเมาอย่างรุนแรง การหล่อลื่นผิวด้วยแอมโมเนียจะทำให้ผลของแมลงสัตว์กัดต่อยลดลง เมื่อขจัดคราบ องค์ประกอบต่อไปนี้ (ตามปริมาตร) ให้ผลลัพธ์ที่ดีในหลายกรณี:

• ก) แอมโมเนีย 4 ส่วน, อีเทอร์ 5 ส่วนและแอลกอฮอล์ไวน์ 7 ส่วน
• b) แอมโมเนีย 10 ส่วน, แอลกอฮอล์ไวน์ 7 ส่วน, คลอโรฟอร์ม 3 ส่วนและน้ำมันเบนซิน 80 ส่วน

การสลายตัวแบบระเบิดของแอมโมเนียมไนเตรตเกิดขึ้นตามสมการเป็นหลัก:

2NH 4 NO 3 = 4H 2 O + O 2 + 57 กิโลแคลอรี

แอมโมน ซึ่งบางครั้งใช้ในการฝึกการระเบิด เป็นส่วนผสมที่ใกล้ชิดของ NH 4 NO 3 (72%) ผงอะลูมิเนียม (25%) และถ่านหิน (3%) สารผสมนี้จะระเบิดจากการระเบิดเท่านั้น

ปฏิกิริยาการแทนที่ไฮโดรเจนเป็นเรื่องปกติสำหรับแอมโมเนียน้อยกว่าปฏิกิริยาการเติมที่กล่าวถึงข้างต้น อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูง ไฮโดรเจนสามารถแทนที่ไฮโดรเจนด้วยโลหะได้ ตัวอย่างเช่น โดยปฏิกิริยา:

2Al+2NH 3 = 2AlN + ZN 2

โดยการทำความร้อนโลหะในบรรยากาศแอมโมเนียจึงทำให้ไนไตรด์ได้รับบ่อยที่สุด อย่างหลังเป็นสารที่เป็นของแข็งซึ่งส่วนใหญ่ทนความร้อนได้มาก ไนไตรด์ของโลหะแอคทีฟสลายตัวได้ง่ายมากหรือน้อยด้วยน้ำโดยปล่อยแอมโมเนียตามรูปแบบต่อไปนี้:

มก. 3 N 2 + 6H 2 O = 3Mg(OH) 2 + 2NH 3 ^

ตามกฎแล้วไนไตรด์ของโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำเมื่อเทียบกับน้ำนั้นมีความเสถียรมาก

เนื่องจากไนไตรด์ไม่มีความผันผวนและไม่สามารถละลายได้ในตัวทำละลายใดๆ ที่รู้จัก จึงยังไม่มีวิธีการกำหนดน้ำหนักโมเลกุลที่ใช้กับไนไตรด์ได้ ดังนั้นจึงทราบเฉพาะสูตรไนไตรด์ที่ง่ายที่สุดเท่านั้น ในหลายค่าวาเลนซีที่ชัดเจนของโลหะนั้นเข้ากันได้กับค่าปกติของมัน ในกรณีอื่นๆ สูตรที่ง่ายที่สุดบ่งบอกถึงความซับซ้อนของโครงสร้างโมเลกุล ประเภทแรกประกอบด้วย Mn 3 N 2 ประเภทที่สอง - Cr 2 N

เมื่ออะตอมไฮโดรเจนเพียงสองอะตอมถูกแทนที่ในโมเลกุลแอมโมเนีย ก็จะได้อิไมด์ และเมื่อแทนที่เพียงอะตอมเดียว ก็จะได้เอไมด์ของโลหะ แบบแรกมีอนุมูลอิสระ = NH (กลุ่มอิมิโน) ส่วนหลังมีอนุมูลเดี่ยว - NH 2 (กลุ่มอะมิโน) ตัวอย่างเช่น เมื่อส่ง NH 3 แบบแห้งไปบนโลหะโซเดียมที่ให้ความร้อนตามปฏิกิริยา

2Na + 2NH 3 = 2NaNH 2 + H 2

โซเดียมเอไมด์ไม่มีสีเกิดขึ้น ซึ่งเป็นเกลือทั่วไปที่มีประจุลบ NH 2 มันสลายตัวด้วยน้ำตามสมการ:

NaNH 2 + H 2 O = NH 3 + NaOH

โซเดียมเอไมด์ใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์

นอกจากอนุพันธ์ของโลหะแล้ว ยังรู้จักผลิตภัณฑ์ทดแทนแอมโมเนียไฮโดรเจนด้วยฮาโลเจนอีกด้วย ตัวอย่างคือไนโตรเจนคลอไรด์ (NCl 3) ซึ่งเกิดขึ้นในรูปของหยดน้ำมันสีเหลืองเมื่อคลอรีนทำหน้าที่กับสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์เข้มข้น:

NH 4 Cl + 3Cl 2 = 4HCl + NCl 3

ไอระเหยของ NCl 3 (mp. -27°C, bp. 71°C) มีกลิ่นฉุน เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 90°C (หรือแรงกระแทก) ไนโตรเจนคลอไรด์จะแตกตัวเป็นองค์ประกอบโดยเกิดการระเบิดอย่างรุนแรง

เมื่อไอโอดีนกระทำกับสารละลายเข้มข้นของ NH 3 จะเกิดการตกตะกอนสีน้ำตาลเข้มของสิ่งที่เรียกว่าไนโตรเจนไอโอไดด์ ซึ่งเป็นส่วนผสมของ NJ 3 กับ NHJ 2 และ NH 2 J ไนโตรเจนไอโอไดด์นั้นไม่เสถียรอย่างยิ่งและอยู่ในรูปแบบแห้ง ระเบิดเพียงสัมผัสเดียว

ผลิตภัณฑ์จากการแทนที่ไฮโดรเจนของแอมโมเนียตัวใดตัวหนึ่งด้วยหมู่ไฮดรอกซิลคือไฮดรอกซิลามีน (NH 2 OH) มันถูกสร้างขึ้นในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิสของกรดไนตริก (ด้วยปรอทหรือแคโทดตะกั่ว) อันเป็นผลมาจากการลดลงของ HNO 3 ตามรูปแบบ:

HNO 3 + 6H => 2H 2 O + NH 2 OH

ไฮดรอกซิลามีนเป็นผลึกไม่มีสี ส่วนใหญ่จะใช้เป็นสารรีดิวซ์

เมื่อใช้กรด ไฮดรอกซิลามีน (mp 33°C) จะให้เกลือ โดยมีคลอไรด์ (NH 2 OH·HCl) เป็นการเตรียมทางการค้าตามปกติ สารประกอบไฮดรอกซิลามีนทั้งหมดเป็นพิษและโดยทั่วไปละลายได้ในน้ำสูง สารออกซิไดซ์จะเปลี่ยนไฮดรอกซิลามีนเป็น N2 หรือ N2O ตัวอย่างเช่น โดยปฏิกิริยา:

• 2NH 2 OH + HOCl = N 2 +HCl + 3H 2 O
• 6NH 2 โอ้ + 4HNO 3 = 3N 2 O + 4NO + 11H 2 O

เช่นเดียวกับการแทนที่ไฮโดรเจน ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียค่อนข้างผิดปกติ มันไม่ได้เผาไหม้ในอากาศ แต่เมื่อติดไฟในบรรยากาศที่มีออกซิเจน มันจะเผาไหม้ตามสมการ:

4NH 3 + ZO 2 = 6H 2 O + 2N 2

คลอรีนและโบรมีนทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับแอมโมเนียตามรูปแบบต่อไปนี้:

2NH 3 + ZG 2 = 6NG + N 2

พวกมันยังออกซิไดซ์แอมโมเนียในสารละลายด้วย เมื่อเทียบกับสารออกซิไดซ์อื่นๆ ส่วนใหญ่ NH 3 มีความเสถียรภายใต้สภาวะปกติ ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดของการเกิดออกซิเดชันบางส่วนของแอมโมเนียคือไฮดราซีน (N 2 H 4) ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา:

2NH 3 + NaOCl = H 2 O + N 2 H 4 + NaCl

ดังที่เห็นได้จากสมการ ภายใต้การกระทำของตัวออกซิไดซ์ โมเลกุลแอมโมเนียแต่ละโมเลกุลจะสูญเสียอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมในกรณีนี้ และอนุมูล NH 2 ที่เหลือจะรวมเข้าด้วยกัน สูตรโครงสร้างของไฮดราซีนจะเป็น H 2 N-NH 2

ไฮดราซีนเป็นของเหลวไม่มีสีที่สามารถผสมกับน้ำได้ทุกสัดส่วน พบการใช้เป็นตัวรีดิวซ์

ด้วยการเติมกรด ไฮดราซีน (mp 2°C, bp 114°C) จะทำให้เกิดเกลือ 2 ชุด เช่น N 2 H 4 HCl และ N 2 H 4 2 HCl โดยปกติจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนอิสระ (ตัวอย่างเช่น โดยปฏิกิริยา:

2K 2 Cr 2 O 7 + 3N 2 H 4 + 8H 2 SO 4 = 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 3N 2 + 14H 2 O)

ไอไฮดราซีนที่ผสมกับอากาศสามารถเผาไหม้ได้ตามปฏิกิริยา

N 2 H 4 + O 2 => 2H 2 O + N 2 + 149 กิโลแคลอรี

นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวด ไฮดราซีนและอนุพันธ์ทั้งหมดเป็นพิษ

เมื่อไฮดราซีนทำปฏิกิริยากับกรดไนตรัสตามแบบแผน

ยังไม่มีข้อความ 2 ชั่วโมง 4 + HNO 2 = 2H 2 O + HN 3

กรดไฮโดรไนตริก (H-N = N?N) เกิดขึ้น ซึ่งเป็นของเหลวระเหยไม่มีสี มีกลิ่นฉุน ความแข็งแรงของกรดไฮโดรไนตริกใกล้เคียงกับกรดอะซิติก และความสามารถในการละลายของเกลือ (เอไซด์) นั้นคล้ายคลึงกับกรดไฮโดรคลอริก เช่นเดียวกับ HN 3 อะไซด์บางตัวจะระเบิดอย่างรุนแรงเมื่อถูกความร้อนหรือตกใจ นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้ลีดอะไซด์เป็นตัวจุดชนวน กล่าวคือ สารที่การระเบิดทำให้วัตถุระเบิดอื่นสลายตัวทันที

ฟังก์ชันกรดของ HN 3 (mp. -80°C, bp. +36°C) มีคุณลักษณะเฉพาะคือค่า K = 3 ·10-5 การสลายตัวด้วยการระเบิดเป็นไปตามปฏิกิริยา:

2NH 3 = H 2 + 3N 2 + 142 กิโลแคลอรี

กรดไฮดรัสไฮดรัสสามารถระเบิดได้เพียงแค่เขย่าภาชนะ ในทางตรงกันข้ามในสารละลายน้ำเจือจางในทางปฏิบัติจะไม่สลายตัวระหว่างการเก็บรักษา ไอระเหยของ HN 3 เป็นพิษมากและสารละลายในน้ำทำให้เกิดการอักเสบที่ผิวหนัง อะไซด์มักไม่มีสี

ในห้องปฏิบัติการสามารถรับไนโตรเจนได้จากปฏิกิริยาการสลายตัวของแอมโมเนียมไนไตรท์:

NH 4 NO 2 > N 2 ^ + 2H 2 O+Q

ปฏิกิริยาเป็นแบบคายความร้อน โดยปล่อยพลังงาน 80 กิโลแคลอรี (335 กิโลจูล) ดังนั้นภาชนะจะต้องถูกทำให้เย็นลงในขณะที่ดำเนินการ (แม้ว่าแอมโมเนียมไนไตรท์จะต้องได้รับความร้อนเพื่อเริ่มปฏิกิริยา)

ในทางปฏิบัติปฏิกิริยานี้ทำได้โดยการเติมสารละลายโซเดียมไนไตรต์อิ่มตัวลงในสารละลายแอมโมเนียมซัลเฟตที่ให้ความร้อนแบบหยดและแอมโมเนียมไนไตรต์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนจะสลายตัวทันที

ก๊าซที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้ถูกปนเปื้อนด้วยแอมโมเนีย ไนโตรเจนออกไซด์ (I) และออกซิเจน ซึ่งจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการผ่านสารละลายของกรดซัลฟิวริก เหล็ก (II) ซัลเฟต และทองแดงที่ร้อนอย่างต่อเนื่อง จากนั้นไนโตรเจนก็จะถูกทำให้แห้ง

อีกวิธีหนึ่งในการผลิตไนโตรเจนในห้องปฏิบัติการคือการให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของโพแทสเซียมไดโครเมตและแอมโมเนียมซัลเฟต (ในอัตราส่วน 2:1 โดยน้ำหนัก) ปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามสมการ:

K 2 Cr 2 O 7 + (NH 4) 2 SO 4 = (NH 4) 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 >(t) Cr 2 O 3 + N 2 ^ + 4H 2 O

ไนโตรเจนที่บริสุทธิ์ที่สุดสามารถหาได้จากการสลายตัวของอะไซด์ของโลหะ:

2NaN 3 >(t) 2Na + 3N 2 ^

ไนโตรเจนที่เรียกว่า "อากาศ" หรือ "บรรยากาศ" นั่นคือส่วนผสมของไนโตรเจนกับก๊าซมีตระกูลได้มาจากการทำปฏิกิริยาอากาศกับโค้กร้อน:

O 2 + 4N 2 + 2C > 2CO + 4N 2

สิ่งนี้จะผลิตก๊าซที่เรียกว่า "เครื่องกำเนิดไฟฟ้า" หรือ "อากาศ" ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์ทางเคมีและเชื้อเพลิง หากจำเป็นสามารถแยกไนโตรเจนออกได้โดยการดูดซับคาร์บอนมอนอกไซด์

ไนโตรเจนโมเลกุลผลิตขึ้นทางอุตสาหกรรมโดยการกลั่นอากาศของเหลวแบบเศษส่วน วิธีนี้ยังสามารถใช้เพื่อรับ "ไนโตรเจนในบรรยากาศ" ได้อีกด้วย โรงงานไนโตรเจนที่ใช้วิธีการดูดซับและการแยกก๊าซแบบเมมเบรนก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน

วิธีการหนึ่งในห้องปฏิบัติการคือการส่งแอมโมเนียไปบนคอปเปอร์ (II) ออกไซด์ที่อุณหภูมิ ~700°C:

2NH3 + 3CuO > N2^ + 3H2O + 3Cu

แอมโมเนียถูกนำมาจากสารละลายอิ่มตัวโดยการให้ความร้อน ปริมาณ CuO มากกว่าที่คำนวณได้ 2 เท่า ทันทีก่อนการใช้งาน ไนโตรเจนจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากออกซิเจนและแอมโมเนียโดยการส่งผ่านทองแดงและออกไซด์ (II) (เช่น ~700°C) จากนั้นทำให้แห้งด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและอัลคาไลแห้ง กระบวนการค่อนข้างช้า แต่ก็คุ้มค่า: ก๊าซที่ได้นั้นสะอาดมาก

หน่วยผลิตไนโตรเจนคือชุดอุปกรณ์ที่ทำให้ไนโตรเจนเข้มข้นจากอากาศในชั้นบรรยากาศ ความเข้มข้นของไนโตรเจนสูงสุดที่ทางออกคือ 99.9999% ตัวบ่งชี้นี้สามารถปรับได้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของแก๊ส

เครื่องกำเนิดการดูดซับ

การผลิตเกิดขึ้นผ่านการจ่ายอากาศอัดภายใต้ความกดดัน ซึ่งถูกสูบโดยเครื่องอัดอากาศแบบสกรู เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีระบบกรองและเครื่องอบผ้า เครื่องทำลมแห้งสามารถแช่เย็นหรือแบบดูดซับก็ได้ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และความเข้มข้นของไนโตรเจนที่ต้องการ ในระหว่างกระบวนการผลิต อากาศอัดจะผ่านการทำความสะอาดและทำให้แห้งแบบหยาบและละเอียด ในขณะที่ถึงจุดน้ำค้างที่ +3C และระดับอากาศเป็นไปตาม ISO 8573-1:2010-1.4.1 จากนั้นอากาศจะถูกส่งเข้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลังจากการกรองแบบหลายขั้นตอน ที่ทางออกของอุปกรณ์ไนโตรเจน เราได้รับก๊าซสำเร็จรูปภายใต้ความดันสูงถึง 10 บาร์ สถานีประกอบด้วยสองคอลัมน์ที่มีตัวดูดซับเพื่อดูดซับก๊าซชนิดที่เหมาะสม จำเป็นต้องเปลี่ยนตัวดูดซับทุกๆ 8-15 ปี ขึ้นอยู่กับสภาพการใช้งาน
ข้อดีของเครื่องกำเนิดไนโตรเจนชนิดดูดซับ:

• ทรัพยากรงานขนาดใหญ่
• เริ่มต้น/หยุดอย่างรวดเร็ว;
• ความสะดวกในการใช้งาน
• ความกะทัดรัด;
• ความน่าเชื่อถือสูง
• ไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมผู้ปฏิบัติงานระหว่างการใช้งาน
• ระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
• ความเป็นไปได้ของการควบคุมระยะไกลผ่านเว็บไซต์ บริษัท เจนเนอรัลแก๊ส

เครื่องกำเนิดเมมเบรน

การแยกก๊าซเกิดขึ้นเนื่องจากเมมเบรนแยกก๊าซ อากาศที่กรองจะไหลผ่านโมดูลเมมเบรน กระแสน้ำไหลผ่านเส้นใยคัดสรรหลายพันเส้น ไนโตรเจนออกมาจากด้านหลังของเมมเบรน และออกซิเจนออกมาผ่านผนัง

การผลิตไนโตรเจนจำเป็นต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ที่ซับซ้อนทั้งหมดซึ่งต้องปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัย

อุปกรณ์สำหรับการผลิตไนโตรเจนซึ่งผลิตโดย General Gas รวมถึงส่วนประกอบจากผู้ผลิตที่ได้รับการรับรองและได้รับการทดสอบเพื่อให้มั่นใจว่าสอดคล้องกับมาตรฐานคุณภาพและความปลอดภัยของหน่วยอุตสาหกรรมในระดับสูง

อุปกรณ์นี้ช่วยให้คุณได้รับประสิทธิภาพพลังงานสูงในการผลิตไนโตรเจนซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ:

• อิเล็กทรอนิกส์;
• อาหาร;
• งานโลหะ;
• ยา;
• โลหะวิทยา;
• น้ำมันและก๊าซ
• ปิโตรเคมีและเคมีภัณฑ์

เมื่อซื้ออุปกรณ์สำหรับการผลิตไนโตรเจนจากบริษัทของเรา คุณจะได้รับราคาที่น่าพอใจ การรับประกัน การจัดส่งและการติดตั้งที่รวดเร็ว

วิธีการเลือกอุปกรณ์สำหรับการผลิตไนโตรเจน?

ในการเลือกประเภทของเครื่องแยกอากาศ คุณต้องเข้าใจว่ามันคืออะไร:

เพื่อให้ได้ก๊าซทางเทคนิคจากอากาศในชั้นบรรยากาศ ปัจจุบันมีหน่วยแยกอากาศ (ASU) สามประเภท:

• หน่วยแยกอากาศชนิดไครโอเจนิกส์
• หน่วยแยกอากาศชนิดดูดซับ
• หน่วยแยกอากาศแบบเมมเบรน

ASU ประเภทไครโอเจนิกส์เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนที่ดำเนินการประมวลผลตามลำดับและการทำความเย็นอากาศในชั้นบรรยากาศให้เป็นอุณหภูมิไครโอเจนิกส์ และแยกตามมาโดยการแก้ไขเป็นส่วนประกอบ: ออกซิเจน ไนโตรเจน อาร์กอน คริปทอน และซีนอน

Cryogenic ASU แบ่งออกเป็น:

• ขนาดเล็ก = 30 ÷ 300 ลบ.ม./ชม.
• เฉลี่ย = 300 ۞ 3000 ลบ.ม./ชม.
• สูง > 3000 ลบ.ม./ชม.;

ASU ประเภทการดูดซับคือชุดอุปกรณ์ที่แยกอากาศในชั้นบรรยากาศโดยส่งผ่านตะแกรงโมเลกุล ซึ่งตามโครงสร้างของมันสามารถกักเก็บโมเลกุลของก๊าซได้ ASU การดูดซับได้รับการออกแบบเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์การแยกหลักในสถานะก๊าซ:

• ออกซิเจน;
• ไนโตรเจน

ผลผลิตของหน่วยดูดซับไม่จำกัดและขึ้นอยู่กับจำนวนโมดูลที่ใช้ แต่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับความเข้มข้น (ความบริสุทธิ์) ของผลิตภัณฑ์สำหรับการแยก:

• ความเข้มข้นของก๊าซออกซิเจนเอาต์พุตสูงถึง 98%
• ความเข้มข้นของก๊าซไนโตรเจนเอาท์พุตสูงถึง 99.9995%

ASU แบบเมมเบรนคือชุดอุปกรณ์ที่แยกอากาศอัดโดยส่งผ่านโมดูลเมมเบรน ซึ่งแยกออกเป็นส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ไนโตรเจนและออกซิเจน ASU แบบเมมเบรนได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์การแยกสารในสถานะก๊าซ ประสิทธิภาพการติดตั้งเมมเบรนขึ้นอยู่กับจำนวนโมดูลเมมเบรนที่ใช้

• ความเข้มข้นของก๊าซออกซิเจนที่ทางออกสูงถึง 90%
• ความเข้มข้นของก๊าซไนโตรเจนที่ทางออกสูงถึง 99.5%

นอกจากนี้ เพื่อให้ได้ก๊าซที่เป็นก๊าซ ณ จุดที่มีการบริโภค จึงมีการใช้เครื่องสร้างก๊าซแบบไครโอเจนิก ซึ่งจะเปลี่ยนผลิตภัณฑ์จากการแช่แข็งที่เป็นของเหลว (ไนโตรเจน ออกซิเจน หรืออาร์กอน) ให้เป็นสถานะก๊าซ

ในกรณีใดควรใช้ ASU ใดในการรับ NITROGEN?

ในการเลือก ASU คุณต้องทราบพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• ปริมาณการใช้ก๊าซไนโตรเจน ลบ.ม./ชม.
• ความดันไนโตรเจน บาร์;
• ความเข้มข้นของไนโตรเจน % หรือเศษส่วนออกซิเจนตกค้าง
• ปริมาณการใช้สูงสุด จำนวน “จุดสูงสุด” ระยะเวลาและความถี่
• ตัวเลือกตำแหน่งการติดตั้ง (กลางแจ้ง, ในอาคาร...);
• การสื่อสารที่มีอยู่
• ระยะห่างจากวัตถุ
• ตารางการทำงาน (การบริโภค);
• ความพร้อมของพนักงาน

ลองดูกราฟภาพ:

บนแผนภูมิ:

1. จัดส่งในกระบอกสูบ
2. จัดส่งของเหลวหรือในกระบอกสูบ
3. จัดส่งเป็นของเหลว
4. ASU ไครโอเจนิกส์

การเลือกแหล่งไนโตรเจนเป็นงานที่ซับซ้อนและมีความต้องการสูง ประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตและราคาของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับตัวเลือกที่ถูกต้อง

ในขณะนี้ ตลาดสำหรับเครื่องกำเนิดไนโตรเจนแบบดูดซับกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว และในพื้นที่ที่จำเป็นต้องใช้ไนโตรเจนแบบก๊าซ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประเภทนี้จะแสดงต้นทุนการผลิตไนโตรเจนที่ต่ำที่สุด ซึ่งอยู่ที่ ~0.3 kW ต่อลูกบาศก์ไนโตรเจน 1 เมตร

เทคโนโลยีที่ใช้

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแยกไนโตรเจนจากอากาศโดยรอบและก๊าซอื่นๆ โดยใช้เทคโนโลยีการดูดซับแบบสวิงแรงดัน ในระหว่างกระบวนการดูดซับแบบสวิงแรงดัน อากาศโดยรอบที่สะอาดที่ถูกบีบอัดจะถูกส่งไปยังตะแกรงโมเลกุล ซึ่งช่วยให้ไนโตรเจนผ่านเข้าไปเป็นก๊าซของผลิตภัณฑ์ แต่ดูดซับก๊าซอื่น ๆ ตัวกรองช่วยให้ก๊าซที่ถูกดูดซับระเหยออกสู่บรรยากาศเมื่อปิดวาล์วทางออกและแรงดันการกรองกลับคืนสู่ความดันบรรยากาศ จากนั้นชั้นตัวกรองจะถูกไล่อากาศด้วยไนโตรเจนก่อนที่จะนำอากาศอัดบริสุทธิ์เข้าสู่วงจรการผลิตใหม่ เพื่อรับประกันการไหลของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง เครื่องกำเนิดไนโตรเจนใช้ชั้นกรองโมเลกุลสองชั้นที่เชื่อมต่อกันระหว่างขั้นตอนการดูดซับและการสร้างใหม่ ภายใต้สภาวะการทำงานปกติและด้วยการบำรุงรักษาที่เหมาะสม ชั้นตัวกรองโมเลกุลจะมีอายุการใช้งานที่แทบไม่จำกัด เทคโนโลยีการดูดซับแรงดันสวิงมีสิทธิบัตรระหว่างประเทศหลายฉบับและตรงตามมาตรฐานตลาดในด้านประสิทธิภาพและประสิทธิผล

เค้าโครงอุปกรณ์

เพื่อให้เครื่องกำเนิดไนโตรเจนทำงานโดยอัตโนมัติ จำเป็นต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้:

การจ่ายอากาศอัด

การจ่ายอากาศอัดจำนวนหนึ่งและคุณภาพที่แน่นอน ตามที่อธิบายไว้ในส่วนข้อเสนอ ปริมาณการจ่ายอากาศอัดอิสระขั้นต่ำในหน่วย m 3 /นาทีที่ 20°C เท่ากับปริมาณการใช้อากาศโดยเฉลี่ยของเครื่องกำเนิดไนโตรเจนในหน่วย Nm 3 /นาที เพิ่มขึ้นเป็นเปอร์เซ็นต์ที่เหมาะสมเพื่อชดเชยอิทธิพลของอากาศโดยรอบและการออกแบบ ความคลาดเคลื่อนของเครื่องอัดอากาศภายใต้เงื่อนไขการออกแบบ ระบบอัดอากาศจะรวมอยู่ในขอบเขตการจัดหาซึ่งจะประกอบด้วยเครื่องอัดอากาศและเครื่องเป่าลมเย็น

เครื่องกรองอากาศ

ชุดตัวกรองหยาบและความบริสุทธิ์สูงและตัวกรองถ่านกัมมันต์จะรวมอยู่ในขอบเขตการจัดส่งเสมอ ต้องติดตั้งตัวกรองอากาศระหว่างระบบอัดอากาศและตัวรับอากาศเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องกำเนิดไนโตรเจนจะได้รับไนโตรเจนในปริมาณขั้นต่ำตามที่ต้องการ

เครื่องรับอากาศ

มีการติดตั้งตัวรับอากาศไว้ระหว่างตัวกรองอากาศและเครื่องกำเนิดไนโตรเจน หน้าที่หลักของตัวรับอากาศคือการรับประกันการจ่ายอากาศบริสุทธิ์ในปริมาณที่เพียงพอไปยังชั้นกรองของเครื่องกำเนิดไนโตรเจนที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ในช่วงเวลาสั้น ๆ หากระบบอากาศอัดรวมอยู่ในขอบเขตการจ่าย ขนาดของปริมาตรตัวรับอากาศจะแตกต่างกันไปตามที่น่าพอใจสำหรับกระบวนการและการอัดอากาศ (รอบโหลดสูงสุด / รอบไม่มีโหลด)

ตัวรับไนโตรเจน

การไหลของผลิตภัณฑ์ของเครื่องกำเนิดไนโตรเจนจะถูกรวบรวมไว้ในตัวรับไนโตรเจนตัวเดียว ต้องติดตั้งตัวรับไนโตรเจนใกล้กับเครื่องกำเนิดไนโตรเจน การมีตัวรับไนโตรเจนรับประกันแรงดันต้านที่เพียงพอสำหรับกระบวนการและการไหลของไนโตรเจนไปยังลูกค้าปลายทางอย่างต่อเนื่อง เว้นแต่จะระบุไว้เป็นพิเศษ ปริมาตรของตัวรับไนโตรเจนจะคำนวณตามสมมติฐานของการเปลี่ยนแปลงการบริโภคคงที่ตามการใช้งานของลูกค้าในช่วงระยะเวลาหนึ่ง

ข้อดี:

ความปลอดภัย

แรงกดดันในการทำงานต่ำ การจัดเก็บที่ปลอดภัย ไม่จำเป็นต้องมีถังแก๊สแรงดันสูงหนัก การจัดเก็บไนโตรเจนเหลวที่เป็นอันตรายสามารถกำจัดได้

เศรษฐกิจ

ไม่มีค่าใช้จ่ายในการจัดจำหน่ายหรือดำเนินการ การผลิตไนโตรเจนที่ไซต์งาน (ไซต์งานอุตสาหกรรม) ด้วยเครื่องกำเนิดไนโตรเจนช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการแปรรูปและการจัดเก็บในถังแก๊สแรงดันสูง และป้องกันการสูญเสียการเช่า การขนส่ง และการระเหยสำหรับผู้ใช้

ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ

กระบวนการที่นำเสนอมีการแยกที่มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบอื่นๆ ในตลาด ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการจ่ายอากาศ ส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้ 10 - 25% เมื่อเทียบกับระบบที่เทียบเคียงได้ ด้วยการรักษาชิ้นส่วนที่หมุนให้น้อยที่สุดและใช้ส่วนประกอบคุณภาพสูง ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาจึงยังคงต่ำตลอดอายุการใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ความสะดวก

ติดตั้งและบำรุงรักษาง่าย เครื่องกำเนิดไนโตรเจนมีช่องอากาศเข้าและทางออกไนโตรเจนอยู่ด้านเดียวกัน ซึ่งหมายความว่าติดตั้งง่าย แม้ในมุมโรงงานเล็กๆ ความน่าเชื่อถือสูงเนื่องจากจำนวนชิ้นส่วนที่หมุนลดลงและส่วนประกอบคุณภาพสูง

รับประกันคุณภาพไนโตรเจน

ไม่มีความเสี่ยงที่ไนโตรเจนจะบริสุทธิ์ไม่เพียงพอ สามารถเริ่มกระบวนการใหม่ได้โดยอัตโนมัติ เครื่องกำเนิดไนโตรเจนมีระบบควบคุมที่เป็นเอกลักษณ์: หากความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนไม่ตรงกับค่าที่ระบุ PLC จะปิดขั้นตอนการผลิตไนโตรเจนไปยังช่องทางออกของการใช้งานของลูกค้าโดยอัตโนมัติ และเปิดวาล์วปล่อยไนโตรเจนนอกข้อกำหนด ระบบจะพยายามเริ่มกระบวนการ และเมื่อความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนถึงผลลัพธ์ที่ต้องการ วาล์วระบายจะปิด และวาล์วไอดีไนโตรเจนจะเปิดอีกครั้ง ขั้นตอนอัตโนมัติเต็มรูปแบบและไม่ต้องดูแล ไม่จำเป็นต้องรีสตาร์ทด้วยตนเอง

เงื่อนไขการออกแบบ

ข้อมูลที่กำหนดสำหรับสภาพการทำงานในอุดมคติ ความคลาดเคลื่อน ±5%

ขนาดน้ำหนัก

การตั้งค่าพลังงาน

ความคลาดเคลื่อนของค่าที่ระบุทั้งหมด: ± 10%

ขอบเขตของการจัดส่ง

เครื่องอัดอากาศ 4 เครื่อง

• คอมเพรสเซอร์สกรูโรตารีฉีดน้ำมัน

เครื่องเป่าลม 4 เครื่อง

• เครื่องเป่าลมเย็น

ตัวรับอากาศ 2 ตัว

• ภาชนะรับความดันแนวตั้งเหล็กกล้าคาร์บอน
• ความจุ: 3000 ลิตร

ตัวกรองอากาศอัด

มีการติดตั้งตัวกรองอากาศอัดภายนอกจำนวน 2 ชุดที่ด้านหน้าตัวรับอากาศ โดยชุดประกอบด้วยตัวกรองดังต่อไปนี้:

• ตัวกรองรวมตัวหนึ่งตัวสำหรับการทำให้บริสุทธิ์เบื้องต้น (ประสิทธิภาพ 99.9999%, 1.0 µ - ≤ 0.5 มก./ลบ.ม.) พร้อมด้วยอุปกรณ์ระบายคอนเดนเสทแบบลูกลอย;
• ตัวกรองละเอียดรวมตัวหนึ่งตัว (ประสิทธิภาพ 99.9999%, 0.01 µ - ≤ 0.1 มก./ลบ.ม.) พร้อมอุปกรณ์ระบายคอนเดนเสทแบบลูกลอย;
• ไส้กรองถ่านกัมมันต์ 1 ชิ้น (น้ำมันตกค้าง ≤ 0.005 มก./ลบ.ม.)

เครื่องกำเนิดไนโตรเจนสองตัว

เครื่องกำเนิดไนโตรเจนสองตัว เดินสายไว้ล่วงหน้าแล้ว ติดตั้งบนโครงเหล็กคาร์บอนทาสี แต่ละเครื่องมีส่วนประกอบดังต่อไปนี้:

• หอดูดซับ 6 หอ แต่ละหอเต็มไปด้วยตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนจะถูกผลิตในประเทศสหรัฐอเมริกา ยุโรป หรือญี่ปุ่น ไม่ใช้ตะแกรงที่ผลิตในจีนหรืออินเดีย
• ตัวเก็บเสียงไอเสียติดตั้งเพื่ออุดเสียงไอเสียตามระดับเสียงรบกวนที่ออกแบบ
• ชุดวาล์วและลิ้นเร่งกระบวนการอิเล็กโทรนิวแมติกส์พร้อม โซลินอยด์วาล์ว;
• 1 สายกำจัดไนโตรเจนต่ำกว่ามาตรฐานพร้อมวาล์วควบคุมโซลินอยด์
• ชุดวาล์วนิรภัยปรับระดับแรงดันให้เหมาะสม
• ท่อและสายไฟฟ้าทั้งหมดสำหรับการเชื่อมต่อ
• เซ็นเซอร์ความดันท้องถิ่น
• ระบบควบคุมหนึ่ง (1) ระบบสำหรับการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัตโนมัติเต็มรูปแบบ มีสายภายในทั้งหมดและประกอบด้วยรายการต่อไปนี้:
  • PLC หนึ่งตัว (Rockwell/Allen Bradley Micro 850 PLC) พร้อมการเชื่อมต่อ Ethernet/IP สำหรับการสื่อสารกับระบบควบคุมระยะไกลของลูกค้า
  • อินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิกหน้าจอสัมผัสหนึ่งชุด (Rockwell/Allen Bradley C400) แสดงค่าแบบเรียลไทม์ของพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องและข้อความแจ้งเตือนที่เป็นไปได้สำหรับการวินิจฉัยโดยตรง
  • ท่อ วาล์ว เครื่องมือวัด และระบบควบคุมแบบครบวงจรทั้งหมดติดตั้งอยู่บนโครงเหล็กคาร์บอน
  • เครื่องวิเคราะห์ไนโตรเจนตกค้างแบบสแตนด์อโลนหนึ่ง (1) เครื่องพร้อมเซ็นเซอร์เซอร์โคเนีย
  • เครื่องวัดอัตราการไหลของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในตัวหนึ่งเครื่อง

ตัวรับไนโตรเจนสอง (2) ตัว

• ถังแรงดันสูงแนวตั้งทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน
• วาล์วนิรภัยถูกตั้งค่าให้อยู่ในระดับแรงดันที่เหมาะสม
• ความจุ: 3000 ลิตร
• แรงดันใช้งานสูงสุด: 11.0 barg

มาตรฐานที่ใช้บังคับ

1. คำสั่ง 2009/105/EC สำหรับภาชนะรับแรงดันแบบธรรมดา
2. European Directive 97/23/EC, EN 13445, EN 13480 บนอุปกรณ์แรงดัน
3. Directive 2004/108/EC ว่าด้วยความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
4. EU Directive 2006/95/EC สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงดันต่ำ
5. คำสั่งเครื่องจักร 2006/42/EC

บันทึก

เมื่อพิจารณาถึงประสิทธิภาพที่ต้องการแล้ว การออกแบบโมดูลาร์จึงไม่สามารถทำได้

แอมโมเนีย (NH 3) เป็นสารประกอบของไนโตรเจนและไฮโดรเจน เป็นก๊าซเบาที่มีกลิ่นฉุน การผลิตแอมโมเนียในอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการมีความจำเป็นสำหรับการผลิตปุ๋ย โพลีเมอร์ กรดไนตริก และสารอื่นๆ

ในอุตสาหกรรม

แอมโมเนียผลิตจากไนโตรเจนในทางอุตสาหกรรมโดยการรวมเข้ากับไฮโดรเจน ไนโตรเจนมาจากอากาศ ไฮโดรเจนมาจากน้ำ วิธีการนี้ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดยนักเคมีชาวเยอรมัน Fritz Haber วิธีการผลิตแอมโมเนียทางอุตสาหกรรมเริ่มเรียกว่ากระบวนการฮาเบอร์

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับปริมาตรที่ลดลงและการปล่อยพลังงานในรูปของความร้อน:

3H 2 + N 2 → 2NH 3 + Q.

ปฏิกิริยาสามารถย้อนกลับได้ จึงต้องเป็นไปตามเงื่อนไขหลายประการ ที่ความดันสูงและอุณหภูมิต่ำ ปริมาตรของแอมโมเนียที่ผลิตจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิต่ำจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาช้าลง และการเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ

พบเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการทำปฏิกิริยา:

• อุณหภูมิ- 500°ซ;
• ความดัน- 350 เอทีเอ็ม;
• ตัวเร่งปฏิกิริยา- เหล็กออกไซด์ Fe 3 O 4 (แม่เหล็ก) ที่มีส่วนผสมของออกไซด์ของเงิน, โพแทสเซียม, แคลเซียมและสารอื่น ๆ

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ก๊าซที่ได้จะมีแอมโมเนีย 30% เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาย้อนกลับ สารจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว ที่อุณหภูมิต่ำ ก๊าซที่เกิดขึ้นจะกลายเป็นของเหลว ก๊าซที่ไม่ได้ใช้ ได้แก่ ไนโตรเจนและไฮโดรเจน จะถูกส่งกลับไปยังคอลัมน์การสังเคราะห์ วิธีนี้ช่วยให้ได้แอมโมเนียปริมาณมากอย่างรวดเร็วโดยใช้วัตถุดิบให้ได้มากที่สุด

ข้าว. 1. การผลิตแอมโมเนียเชิงอุตสาหกรรม

เพื่อค้นหาตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม จึงได้ทดลองสารต่างๆ จำนวน 20,000 ชนิด

ในห้องปฏิบัติการ

เพื่อให้ได้แอมโมเนียในห้องปฏิบัติการจะใช้ปฏิกิริยาของอัลคาลิสกับเกลือแอมโมเนียม:

NH 4 Cl + NaOH → NH 3 + NaCl + H 2 O

แอมโมเนียสามารถหาได้ในห้องปฏิบัติการจากแอมโมเนียมคลอไรด์ที่ให้ความร้อนร่วมกับปูนขาวหรือจากการสลายตัวของแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์:

• 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O;
• NH 4 OH ↔ NH 3 + H 2 O.

ข้าว. 2. การรับแอมโมเนียในห้องปฏิบัติการ

แอมโมเนียสามารถทำให้แห้งสนิทได้โดยใช้ส่วนผสมของมะนาวและโซเดียมไฮดรอกไซด์ซึ่งก๊าซที่เกิดขึ้นจะถูกส่งผ่าน เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน แอมโมเนียเหลวจะถูกผสมกับโลหะโซเดียมและนำไปกลั่น

แอมโมเนียเบากว่าอากาศ ดังนั้นเพื่อรวบรวมไว้ หลอดทดลองจึงถูกคว่ำลง

แอปพลิเคชัน

แอมโมเนียใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ:

• ในการเกษตร - เพื่อการผลิตปุ๋ยที่มีไนโตรเจน
• ในอุตสาหกรรม - สำหรับการผลิตโพลีเมอร์ วัตถุระเบิด น้ำแข็งเทียม
• ในวิชาเคมี - สำหรับการผลิตกรดไนตริกโซดา
• ในทางการแพทย์ - เหมือนแอมโมเนีย

ข้าว. 3. การผลิตปุ๋ย

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

แอมโมเนียถูกผลิตขึ้นทั้งในภาคอุตสาหกรรมและในห้องปฏิบัติการ สำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม จะใช้ไนโตรเจนและไฮโดรเจน เมื่อผสมภายใต้อุณหภูมิสูง ความดัน และภายใต้อิทธิพลของตัวเร่งปฏิกิริยา สารอย่างง่ายจะเกิดเป็นแอมโมเนีย เพื่อป้องกันไม่ให้ปฏิกิริยาไปในทิศทางตรงกันข้ามที่อุณหภูมิสูง ก๊าซจะถูกทำให้เย็นลง ในห้องปฏิบัติการ แอมโมเนียได้มาจากการทำปฏิกิริยาเกลือแอมโมเนียมกับด่าง ปูนขาว หรือโดยการสลายแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ แอมโมเนียใช้ในอุตสาหกรรมเคมี เกษตรกรรม การแพทย์ และเคมี

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ทุกคนรู้จัก ถูกกำหนดด้วยตัวอักษร N อาจกล่าวได้ว่าเป็นพื้นฐานของเคมีอนินทรีย์ดังนั้นจึงเริ่มศึกษาในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 ในบทความนี้ เราจะมาดูรายละเอียดเกี่ยวกับไนโตรเจน รวมถึงคุณลักษณะและคุณสมบัติของไนโตรเจนอย่างละเอียดยิ่งขึ้น

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบองค์ประกอบ

สารประกอบต่างๆ เช่น แอมโมเนีย ไนเตรต และกรดไนตริก เป็นที่รู้จักและใช้ในทางปฏิบัติมานานก่อนที่จะได้ไนโตรเจนบริสุทธิ์ในสถานะอิสระ

ในการทดลองที่ดำเนินการในปี พ.ศ. 2315 แดเนียล รัทเทอร์ฟอร์ด ได้เผาฟอสฟอรัสและสารอื่นๆ ในระฆังแก้ว เขาพบว่าก๊าซที่เหลืออยู่หลังการเผาไหม้ของสารประกอบไม่สนับสนุนการเผาไหม้และการหายใจ และเรียกมันว่า "อากาศหายใจไม่ออก"

ในปี พ.ศ. 2330 Antoine Lavoisier ก่อตั้งว่าก๊าซที่ประกอบเป็นอากาศธรรมดาเป็นองค์ประกอบทางเคมีอย่างง่าย และเสนอชื่อ "ไนโตรเจน" หลังจากนั้นไม่นาน (ในปี พ.ศ. 2327) นักฟิสิกส์ เฮนรี คาเวนดิช ได้พิสูจน์ว่าสารนี้เป็นส่วนหนึ่งของไนเตรต (กลุ่มของไนเตรต) นี่คือที่มาของชื่อภาษาละตินของไนโตรเจน (จากภาษาละตินตอนปลาย nitrum และ gennao ของกรีก) เสนอโดย J. A. Chaptal ในปี 1790

เมื่อต้นศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ได้ชี้แจงความเฉื่อยทางเคมีของธาตุในสถานะอิสระ และบทบาทที่โดดเด่นของธาตุในสารประกอบกับสารอื่นๆ นับจากนั้นเป็นต้นมา "การจับตัวกัน" ของไนโตรเจนในอากาศก็กลายเป็นปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดในวิชาเคมี

คุณสมบัติทางกายภาพ

ไนโตรเจนเบากว่าอากาศเล็กน้อย ความหนาแน่นของมันคือ 1.2506 กก./ลบ.ม. (0 °C, 760 มม.ปรอท) จุดหลอมเหลว - -209.86 °C จุดเดือด - -195.8 °C ไนโตรเจนเป็นของเหลวได้ยาก อุณหภูมิวิกฤติค่อนข้างต่ำ (-147.1 °C) ในขณะที่ความดันวิกฤตค่อนข้างสูง - 3.39 Mn/m² ความหนาแน่นในสถานะของเหลว - 808 กก./ลบ.ม. องค์ประกอบนี้ละลายในน้ำได้น้อยกว่าออกซิเจน: ใน 1 m³ (ที่ 0 °C) H₂O สามารถละลาย N ได้ 23.3 กรัม ตัวเลขนี้จะสูงกว่าเมื่อทำงานกับไฮโดรคาร์บอนบางชนิด

เมื่อถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิต่ำ ธาตุนี้จะโต้ตอบกับโลหะที่ออกฤทธิ์เท่านั้น เช่น ลิเธียม แคลเซียม แมกนีเซียม ไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆ ส่วนใหญ่เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาและ/หรือที่อุณหภูมิสูง

สารประกอบของ N ที่มี O₂ (ออกซิเจน) N₂O₅, NO, N₂O₃, N₂O, NO₂ ได้รับการศึกษาอย่างดี จากนั้นในระหว่างปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบ (t - 4000 ° C) ไม่มีออกไซด์เกิดขึ้น นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการทำความเย็น จะถูกออกซิไดซ์เป็น NO₂ ไนโตรเจนออกไซด์เกิดขึ้นในอากาศระหว่างการปล่อยบรรยากาศ สามารถรับได้โดยการกระทำของรังสีไอออไนซ์บนส่วนผสมของ N และ O₂

เมื่อ N₂O₃ และ N₂O₅ ละลายในน้ำ ตามลำดับ จะได้กรด HNO₂ และ HNO₂ ก่อตัวเป็นเกลือ - ไนเตรตและไนไตรต์ ไนโตรเจนจะรวมตัวกับไฮโดรเจนโดยเฉพาะเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาและที่อุณหภูมิสูง ทำให้เกิดเป็นNH₃ (แอมโมเนีย) นอกจากนี้ สารประกอบอื่นๆ (มีจำนวนค่อนข้างมาก) ของ N ที่มี H₂ เป็นที่รู้จัก เช่น ไดอิไมด์ HN = NH, ไฮดราซีน H₂N-NH₂, ออคตาโซน N₈H₁₄, กรด HN₃ และอื่นๆ

เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวว่าสารประกอบไฮโดรเจน + ไนโตรเจนส่วนใหญ่แยกได้เฉพาะในรูปของอนุพันธ์อินทรีย์เท่านั้น องค์ประกอบนี้ไม่ทำปฏิกิริยา (โดยตรง) กับฮาโลเจน ดังนั้นเฮไลด์ทั้งหมดจึงได้มาจากทางอ้อมเท่านั้น ตัวอย่างเช่น NF₃ เกิดขึ้นเมื่อแอมโมเนียทำปฏิกิริยากับฟลูออรีน

ไนโตรเจนเฮไลด์ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบที่มีความเสถียรเล็กน้อย ออกซีเฮไลด์มีความเสถียรมากกว่า: NOBr, NO₂F, NOF, NOCl, NO₂Cl การรวม N กับกำมะถันโดยตรงจะไม่เกิดขึ้นเช่นกัน โดยจะได้ N₄S₄ ในระหว่างปฏิกิริยาของแอมโมเนีย + กำมะถันเหลว เมื่อโค้กร้อนทำปฏิกิริยากับ N จะเกิดไซยาโนเจน (CN)₂ ด้วยการให้ความร้อนอะเซทิลีน C₂H₂ ด้วยไนโตรเจนจนถึง 1,500 °C ก็จะได้ไฮโดรเจนไซยาไนด์ HCN เมื่อ N ทำปฏิกิริยากับโลหะที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง จะเกิดไนไตรด์ขึ้น (เช่น Mg₃N₂)

เมื่อไนโตรเจนธรรมดาสัมผัสกับการปล่อยประจุไฟฟ้า [ที่ความดัน 130–270 n/m² (ตรงกับ 1–2 มม. ปรอท)] และระหว่างการสลายตัวของ Mg₃N₂, BN, TiNx และ Ca₃N₂ รวมถึงระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าใน อากาศสามารถเกิดไนโตรเจนแบบแอคทีฟได้โดยมีพลังงานสำรองเพิ่มขึ้น มันต่างจากโมเลกุลตรงที่ทำปฏิกิริยาอย่างมีพลังกับไฮโดรเจน ไอกำมะถัน ออกซิเจน โลหะบางชนิด และฟอสฟอรัส

ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญจำนวนหนึ่ง รวมถึงกรดอะมิโน เอมีน สารประกอบไนโตร และอื่นๆ

การได้รับไนโตรเจน

ในห้องปฏิบัติการ ธาตุนี้สามารถหาได้ง่ายโดยการให้ความร้อนสารละลายเข้มข้นของแอมโมเนียมไนไตรท์ (สูตร: NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O) วิธีการทางเทคนิคในการรับ N นั้นขึ้นอยู่กับการแยกอากาศที่ทำให้กลายเป็นของเหลวซึ่งต่อมาจะถูกกลั่น

ขอบเขตการใช้งาน

ส่วนหลักของไนโตรเจนอิสระที่ได้รับนั้นใช้ในการผลิตแอมโมเนียทางอุตสาหกรรม ซึ่งจากนั้นจะถูกนำไปแปรรูปเป็นปุ๋ย วัตถุระเบิด ฯลฯ ในปริมาณที่ค่อนข้างมาก

นอกเหนือจากการสังเคราะห์ NH₃ จากองค์ประกอบโดยตรงแล้ว ยังใช้วิธีการไซยานาไมด์ที่พัฒนาขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมาอีกด้วย ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าที่ t = 1,000 °C แคลเซียมคาร์ไบด์ (เกิดจากการให้ความร้อนส่วนผสมของถ่านหินและปูนขาวในเตาไฟฟ้า) ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนอิสระ (สูตร: CaC₂ + N₂ = CaCN₂ + C) แคลเซียมไซยานาไมด์ที่เกิดขึ้นจะสลายตัวภายใต้อิทธิพลของไอน้ำร้อนให้เป็น CaCO₃ และ 2NH₃

ในรูปแบบอิสระองค์ประกอบนี้ใช้ในหลายอุตสาหกรรม: เป็นสื่อเฉื่อยในกระบวนการโลหะและเคมีต่าง ๆ เมื่อสูบของเหลวไวไฟเพื่อเติมพื้นที่ในเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท ฯลฯ ในสถานะของเหลวมันถูกใช้ในหน่วยทำความเย็นต่างๆ . มันถูกขนส่งและเก็บไว้ในภาชนะเหล็ก Dewar และก๊าซอัดจะถูกเก็บไว้ในกระบอกสูบ

สารประกอบไนโตรเจนหลายชนิดยังใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน การผลิตของพวกเขาเริ่มพัฒนาอย่างรวดเร็วหลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่งและปัจจุบันมีสัดส่วนที่มหาศาลอย่างแท้จริง

สารนี้เป็นหนึ่งในองค์ประกอบทางชีวภาพหลักและเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของเซลล์ที่มีชีวิต - กรดนิวคลีอิกและโปรตีน อย่างไรก็ตาม ปริมาณไนโตรเจนในสิ่งมีชีวิตมีน้อย (ประมาณ 1–3% โดยน้ำหนักแห้ง) วัสดุโมเลกุลที่อยู่ในชั้นบรรยากาศจะถูกดูดซึมโดยสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียวและจุลินทรีย์บางชนิดเท่านั้น

สารนี้ค่อนข้างมากมีความเข้มข้นในดินในรูปของแร่ธาตุต่าง ๆ (ไนเตรต, เกลือแอมโมเนียม) และสารประกอบอินทรีย์ (ประกอบด้วยกรดนิวคลีอิก, โปรตีนและผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวรวมถึงซากพืชและสัตว์ที่ยังไม่สลายตัวทั้งหมด)

พืชดูดซับไนโตรเจนจากดินได้อย่างสมบูรณ์แบบในรูปของสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ ภายใต้สภาวะทางธรรมชาติ จุลินทรีย์พิเศษในดิน (แอมโมไนฟายเออร์) มีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งสามารถทำให้แร่ธาตุ N อินทรีย์ในดินเป็นเกลือแอมโมเนียมได้

ไนเตรตไนโตรเจนในดินเกิดขึ้นในช่วงชีวิตของแบคทีเรียไนตริไฟนิ่ง ค้นพบโดย S. Winogradsky ในปี พ.ศ. 2433 พวกเขาออกซิไดซ์เกลือแอมโมเนียมและแอมโมเนียเป็นไนเตรต ส่วนหนึ่งของสารที่ถูกดูดซึมโดยพืชและสัตว์จะหายไปเนื่องจากการกระทำของแบคทีเรียที่ทำลายไนตริไฟอิง

จุลินทรีย์และพืชดูดซับทั้งไนเตรตและแอมโมเนียม N ได้อย่างสมบูรณ์แบบ พวกมันเปลี่ยนวัสดุอนินทรีย์ให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ต่าง ๆ - กรดอะมิโนและเอไมด์ (กลูตามีนและแอสพาราจีน) ส่วนหลังเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนหลายชนิดของจุลินทรีย์ พืช และสัตว์ การสังเคราะห์แอสพาราจีนและกลูตามีนโดยอะไมเดชั่น (เอนไซม์) ของกรดแอสปาร์ติกและกลูตามิกนั้นดำเนินการโดยตัวแทนของพืชและสัตว์จำนวนมาก

การผลิตกรดอะมิโนเกิดขึ้นจากรีดักทีฟอะมิเนชันของกรดคีโตและกรดอัลดีไฮด์จำนวนหนึ่ง ซึ่งเป็นผลมาจากการทรานอะมิเนชันของเอนไซม์ รวมถึงผลจากการเกิดออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรตต่างๆ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการดูดกลืนแอมโมเนีย (NH₃) โดยพืชและจุลินทรีย์คือโปรตีน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของเซลล์ โปรโตพลาสซึม และยังสะสมอยู่ในรูปของสิ่งที่เรียกว่าโปรตีนสะสมอีกด้วย

มนุษย์และสัตว์ส่วนใหญ่สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนได้ในระดับที่ค่อนข้างจำกัดเท่านั้น พวกเขาไม่สามารถผลิตสารประกอบสำคัญแปดชนิดได้ (ไลซีน, วาลีน, ฟีนิลอะลานีน, ทริปโตเฟน, ไอโซลิวซีน, ลิวซีน, เมไทโอนีน, ทรีโอนีน) ดังนั้นแหล่งที่มาหลักของไนโตรเจนคือโปรตีนที่บริโภคในอาหารซึ่งท้ายที่สุดแล้วคือโปรตีนของจุลินทรีย์เอง และพืช