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こんな所にも?生活の中にあるアンモニア

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本記事は、What Is Ammonia? | Definition and Uses
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約3分57秒

・アンモニアは無色のガスであり、天然資源と工業合成から生成されます。

・毎年約1億7500万トンのアンモニアが合成されています。

・生成されたアンモニアの85%以上が、肥料や家庭用クリーニング製品に使用されています。

 

アンモニア(アザンとも呼ばれます)は、水素と窒素の化合物で、分子式はNH3です。 それは窒素を含む動植物から生成され、自然界に微量に存在しています。

 

アメリカでは、アンモニアは非常に危険な化合物として分類されています。 アンモニアを作成、保管、使用する施設は、政府に届出する必要があります。

 

簡単に言うとアンモニアとは何なのか?

アンモニアは無色のガスで、強い刺激臭があります。 水、土壌、空気、動植物から自然に発生します。 人体も、タンパク質(食物から得られる)をアンモニアとアミノ酸に分解してアンモニアを生成します。

 

定義: アンモニアは、窒素と水素でできた無色のガス状アルカリ化合物です。 水に溶けやすく、圧力と冷気を加えると液体に凝縮することができます。

 

アンモニアの分子構造

その化学式は、非イオン化形態のNH3とイオン化状態のNH4 +です。 総アンモニア(イオン化型と非イオン化型の両方の合計)は、水中で測定されます。

 

アンモニアの特性

・イオン化されたアンモニアは、その非イオン化形態よりも毒性が低くなります。

・室温では、刺激臭のある無色のガスです。

・無水アンモニアガス(水を含まない)は空気よりも軽いです。

・腐食性があり、アルカリ性です。

・通常、鋼製の容器に入れて圧縮液体として輸送されます。

・可燃性は高くありませんが、アンモニアを含む容器は高温になると爆発する可能性があります。

 

どのように生成されるのか?

イギリスの物理科学者Joseph Priestleyは1774年に初めて純粋なアンモニアを調製しました。約10年後、フランスの化学者Claude-Louis Bertholleがその正確な組成を見つけました。

 

20世紀初頭まで、(窒素が豊富な植物性廃棄物とともに動物性廃棄物の)乾留がアンモニアを生成する主要な技術でした。

近年、それはハーバーボッシュと呼ばれるプロセスを介して工業的に生産されています。 触媒の存在下での高温(450°C以上)および圧力(10,000キロパスカル)での窒素と水素の間の気相反応法が使われています。

ammonia production

 

これは、エントロピーの低下を引き起こす発熱反応です。 精製された大気中の窒素と水素を生成するために必要なエネルギー量を考慮すると、アンモニアの生成は多くのエネルギーを消費します。

 

アンモニアの生産は、天然ガスの最大5%、世界のエネルギーの約2%を消費し、世界の炭素排出量の3%を占めています。

 

工業用アンモニアは、シリンダー内の冷蔵または加圧された無水液体アンモニア、または缶に入ったアンモニア液(28%のアンモニアを水に溶解したもの)として販売されています。 2018年の世界のアンモニアの工業生産量は1億7500万トンでした。

 

アンモニアをどう使うのか?

アンモニアはさまざまな方法で使用できます。 これから、アンモニアの重要性とその利点について説明します。

1. 肥料

 

土壌肥料として広く利用されています。

 

アンモニアの85%以上が、溶液、塩、無水物のいずれかとして肥料として使用されています。 農家が土壌の生産性を維持し、小麦やトウモロコシなどの作物の収穫量を増やすのに役立ちます。 肥料は、食用作物のセレン、ホウ素、亜鉛などの重要な栄養素のレベルを上げるためにも使用されます。

 

さらに、果物の防腐剤や抗真菌剤として使用されます。

 

2. 家庭用掃除用品

 

アンモニアの溶液は、流し台、浴槽、トイレ、台所のカウンター、タイルなど、多くの家の掃除をするために使用できます。 蒸発が早いので、すじが残りにくく、ガラス掃除によく使用されます。 また、植物油や動物性脂肪が菌や汚れを分解するのに効果的であることが証明されています。

 

家庭用アンモニアの濃度は、5〜10%の範囲です。 溶液の90%以上が水でできています。 米国の企業は、使用された濃度と労働安全衛生に関連する情報をまとめた洗浄剤の安全データシートを提供する必要があります。

 

3. 工業的発酵

発酵は、酵素の作用により有機基質が化学変化を起こす代謝です。 例えば、バクテリアは炭水化物を乳酸に変換することによってエネルギーを作るために発酵を行います。

 

工業的発酵とは、微生物による発酵を意図的に使用して、製品を人間に役立つものにすることを指します。 このプロセスは、エタノール、クエン酸、酢酸など、多くの有用な汎用化学物質を製造するために使用されます。

 

ほとんどの生物が核酸やタンパク質などの細胞成分を合成するには、固定窒素源が必要です。 アンモニア溶液(16〜25%の範囲の濃度)は、これらの微生物の窒素源として機能します。 これらの溶液は、発酵プロセス中にpHを調整するためにも使用されます。

 

4. 抗菌剤

アンモニアは、さまざまな食品の防腐剤として機能します。 たとえば、無水アンモニアは、3種類の動物飼料で人獣共通感染症の細菌の99.99%を破壊する可能性があります。 これは、牛肉の微生物汚染を排除または低減するために最も一般的に使用されます。

 

5. 冷凍

 

アンモニア冷凍システム

 

無水アンモニアは低コストでエネルギー効率が高いため、空調設備などの産業用冷凍用途で広く使用されています。 また、吸収式冷凍機や最新の蒸気圧縮冷凍システムで、水と水素の混合物として使用されます。

 

低軌道にある国際宇宙ステーションも、アンモニア冷却剤を使用して、温度に敏感な実験を可能にし、内部温度を調整しています。

 

6. テキスタイル

液体アンモニアは、綿生地を柔らかくために使われています。 この処理により、繊維の形状と断面が変化し、繊維間の潤滑性が向上します。 また、寸法を安定させることができ、洗濯の後に生地が縮まないようにします。

 

7. 木工

燻されたオーク材の聖歌隊席

 

木材を暗くし、木目模様を引き出すため、仕上げにアンモニア発煙を利用します。 木材のタンニンと反応する強力な水酸化アンモニウム溶液の煙に木材をあてます。 この木材はタンニン含有量が高いため、ホワイトオークに最適です。

 

その他

・アンモニアは空気より軽いため、気球のガスとして使用できます。

・解離したアンモニアは、炉のろう付け、窒化、水素原子溶接、炭窒化などで使用されます。

・Reaction Motors XLR99を含む一部のロックエンジンは、燃料として液体アンモニアを使用しています。

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