Ammoniak

Was ist Ammoniak?  

Ammoniak ist ein stechend riechendes, giftiges Gas. Es ist eine chemische Verbindung aus Stickstoff und Wasserstoff. Die Ammoniak-Formel lautet NH₃. 

NH₃ ist eine der meist produziertesten Chemikalien und dient als Grundstoff für weitere Stickstoffverbindungen (z.B. Salpetersäure HNO₃). Der Großteil der Chemikalie wird allerdings zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. 

Ammoniak kommt auch in deinem Körper vor. Und zwar entsteht es beim Abbau von Eiweißstoffen.  

Ammoniak Eigenschaften  

Wir haben dir einige physikalische und chemische Eigenschaften von Ammoniak aufgelistet:

Physikalische Eigenschaften:

• Molare Masse: Die molare Masse von Ammoniak beträgt 17,03 g/mol.
• Dichte : NH₃ hat eine Dichte von 0,7714 g/l.
• pH-Wert : Der pH-Wert des Gases liegt bei 13. Deshalb kannst du sagen, dass Ammoniak sehr basisch ist. 
• Siedepunkt: Das Gas siedet bereits bei -33,33 °C.
• Schmelzpunkt: Bei -77,65 °C schmilzt ein Ammoniakmolekül.
• Vorkommen: Als freies Gas kommt es nur in geringer Menge auf der Erde vor. Es entsteht beispielsweise bei der Zersetzung von abgestorbenen Pflanzen und tierischen Exkrementen. Auch in deinem Körper kommt das Gas vor. Beispielsweise riechst du Ammoniak auch manchmal im Urin. 

Chemische Eigenschaften:

• Aussehen: NH₃ ist ein farbloses Gas. 
• Löslichkeit: Das Gas ist sehr gut mischbar mit Wasser, Ethanol, Aceton und Chloroform. Hat sich Ammoniak in Wasser gelöst, bezeichnest du das Gemisch als Ammoniaklösung oder Salmiakgeist (Ammoniakwasser). 

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Ammoniak kann mit vielen Elementen und Verbindungen reagieren. Schauen wir uns ein paar Beispiele dafür an:

Ammoniak-Reaktionsgleichungen

Da Ammoniak eine Base ist, bildet es bei der Reaktion mit Wasser Ionen. Du nennst sie Ammonium-Ionen (NH₄⁺) und Hydroxid-Ionen (OH^–):

Mit Säuren bildet das Gas Ammoniumsalze. Bei der Reaktion von Ammoniak mit Salzsäure entsteht beispielsweise Ammoniumchlorid (NH₄Cl):

Bei einer Reaktion von Ammoniak mit Salpetersäure (HNO₃) entsteht ein anderes Ammoniumsalz, nämlich Ammoniumnitrat (NH₄NO₃):

Du kannst das Gas auch verbrennen. Dafür benötigst du Sauerstoff und höhere Temperaturen:

Hohe Temperaturen in Kombination mit einem Katalysator (Beschleuniger) führen dazu, dass das Gas in Wasserstoff und Stickstoff zerfällt:

Auch mit Salzen der Schwefelsäure wie z.B. Kupfersulfat (CuSO₄) kann NH₃ reagieren. Dabei entsteht dann ein blauer Komplex:

Ammoniak Vergiftung  

Wenn du zu viel Ammoniakgas einatmest, kann es in deinem Körper zu einer Ammoniakvergiftung kommen. Durch seinen unangenehmen Geruch kannst du das Gas aber schon in geringen Mengen gut erkennen. Deshalb kommt es eher selten zu einer Vergiftung. Falls du dich aber dennoch leicht mit Ammoniak vergiftet haben solltest, kannst du das an folgenden Symptomen erkennen:

• Brennen in Augen, Nase, Rachen
• Tränenfluss 
• Niesen
• Husten
• Heiserkeit
• Kopfschmerzen

Atmest du eine hohe Konzentration des Gases ein, kannst du zusätzlich noch einen Schmerz in der Brust fühlen und in Atemnot geraten. 

In jedem Fall solltest du dich sofort von dem Gas entfernen und viel Frischluft sowie Wasserdampf einatmen. 

Das Gas kommt aber auch in deinem Körper vor (z.B. in Proteinen). Dabei wird Ammoniak über das Blut zur Leber transportiert. Natürlich muss auch in unserem Körper die Ammoniak-Menge kontrolliert werden. Denn eine zu hohe Dosis wirkt wieder giftig. Damit die Konzentration des Gases in der Leber nicht zu hoch wird, wird es über den Harnstoffzyklus abgebaut. 

Ammoniak Herstellung  

Früher wurde Ammoniakgas durch Erhitzen von Kalk (CaCO₃) und der Ammoniakverbindung Salmiak (Ammoniumchlorid, NH₄Cl) hergestellt. Später konnte NH₃ durch den sogenannten Kalkstickstoff-Prozess gewonnen werden. Dabei reagieren zunächst Calciumcarbid (CaC₂) und Stickstoff (N₂) zu Calciumcyanamid (CaCN₂) und Kohlenstoff (C):

Das entstandene Calciumcyanamid reagiert dann mit Wasser zu Ammoniak und Kalk:

Im Labor kannst du das Gas durch Erhitzen einer Ammoniaklösung, die mit Calciumchlorid (CaCl₂) gesättigt ist, herstellen. Eine andere Möglichkeit ist, eine Mischung aus Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) und Ammoniumchlorid (NH₄Cl) zu erhitzen:

In großem Maßstab findet die Ammoniak-Synthese heutzutage hauptsächlich durch die Haber-Bosch-Synthese statt. Das Verfahren sagt dir nichts? Kein Problem, dafür haben wir ein extra Video für dich!

Ammoniak Nachweis

Tatsächlich kannst du Ammoniak relativ leicht nachweisen. Durch den typisch stechenden Geruch reicht es oft schon aus, wenn du vorsichtig an der zu untersuchenden Probe riechst. 

Im Labor gibt es auch Möglichkeiten, das Gas anhand einer Farbreaktion nachzuweisen. Mischst du es mit anderen chemischen Verbindungen wie Tetraiodomercurat (K₂[HgI₄]), färbt sich die Lösung orange. Mit einer Kupfersulfatlösung (CuSO₄) erhältst du eine tiefblaue Farbe, wenn Ammoniak in deiner Probe enthalten ist. 

Ammoniak Verwendung  

Die Stickstoffverbindung wird in der chemischen Industrie sehr häufig verwendet. Wir haben dir ein paar Anwendungsbeispiele aufgelistet:

• Düngemittel: Ammoniak ist ein sehr wichtiges Zwischenprodukt bei der Herstellung von Düngemitteln (z.B. schwefelsaures Ammoniak oder Ammoniumsulfat für den Rasen). 
• Kältemittel: Da das Gas in großer Menge verdampft, lässt es sich gut als Kältemittel nutzen. 
• Lösungsmittel: Für manche Reaktionen wird ein wasserfreies Lösungsmittel benötigt. Dafür eignet sich NH₃ sehr gut. 
• Medizin: Rettungssanitäter haben Riechstäbchen dabei, die eine verdünnte Ammoniak-Lösung enthalten. Ist eine Person ohnmächtig, halten die Sanitäter der Person ein solches Riechstäbchen unter die Nase. Von dem stechenden Geruch wachen Ohnmächtige dann oft auf. Auch manche Arzneimittel können durch das Gas produziert werden. 
• Synthesestoff: Mithilfe von Ammoniak können viele unterschiedliche Stoffe hergestellt werden:
  • Dazu gehören unter anderem auch Sprengstoffe.  
  • Chemische Verbindungen wie Harnstoff (CH₄N₂O), Blausäure (HCN), Natriumcarbonat (Na₂CO₃) oder Salpetersäure (HNO₃). 

Wozu Salpetersäure wichtig ist, erfährst du in unserem Video dazu. Schau also direkt noch vorbei!