UIK maar aan die oop bek van ’n bottel vol huishoudelike ammoniak. Versigtig... baie versigtig en dan... sjoe, vat weg! Jy sal jou kop in ’n wilde refleksbeweging wegruk asof ’n vuishou jou getref het.

 

Ammoniak (NH₃)  is ’n verbinding van die kleurlose en reuklose gasse waterstof en stikstof. Dit is normaalweg self ook ’n kleurlose gas, maar anders as sy ongegeurde “verwekkers” het dit ’n besonder skerp, bytende reuk.

Soos die stikstofatoom aan die waterstofatoom gesê het toe hulle na die ammoniakmolekule kyk: “Genade, liefie, na wie dink jy aard hierdie bitsige kind van ons?”

Benede −33.34.°C  is ammoniak ’n vloeistof, maar vanweë hierdie lae kookpunt moet die vloeistof onder hoë druk of teen lae temperature in byvoorbeeld silinders geberg word. Die vloeistof verander by −77.7 °C in ’n vaste stof. Hierdie vrieskoue ammoniak is dan wit kristalle.

BO: Spesiale voertuie met houers waarin watervrye ammoniak onder hoë druk vervoer word.

Foto: U.S. Department of Transportation

Waar vry ammoniak op die aarde spoedig sy weg na nuwe verbindings in die grond of elders vind, reken wetenskaplikes dat dit ruim voorkom op die vrieskoue reuse-planete in ons sonnestelsel, asook in komete. LINKS BO: Die ligblou strook links aan die bokant van die bekende Groot Rooi Kol van Jupiter, is die eerste wolk van ammoniak-ys wat positief as sodanig op Jupiter geëien is. Die foto (in onegte kleure) is saamgestel uit beelde wat die onbemande Galileo-snuffeltuig in 1996 na die aarde gesein het. MIDDEL BO: Ook in Uranus se wolke sou daar ammoniak wees. REGS BO: Die komeet Hale-Bopp, wat  in die laat twintigste eeu in ons omgewing gekuier het, was 80 persent water, maar geleerdes meen komete bevat onder meer ook ammoniak.

Foto’s links bo en middel bo: NASA. Foto regs bo: A. Dimai and D. Ghirardo, (Col Druscie Obs.), AAC / via NASA

Hoe die gas ammoniak deur biologiese prosesse geskep word—om enersyds benut en andersyds uitgeskei te word

DIE gas ammoniak kom bietjies-bietjies in die lug om ons voor, deurdat dit gevorm word tydens die ontbinding van stikstofhoudende dierlike en plantaardige stowwe as gevolg van die werking van bakterieë. Selfs jou eie niere skei ammoniak af om oortollige suur te neutraliseer.

Om die waarheid te sê, is ammoniak ’n belangrike bron van stikstof vir alle lewenstelsels. Stikstof is immers broodnodig vir die samestelling van aminosure, wat die boustene van proteïen is. Maar ofskoon daar ontsettend baie stikstof in die lug is (nie minder nie 78 persent per volume van die aarde se atmosfeer) is daar min lewende wesens wat in staat is om hierdie stikstof te benut.

Party plante is afhanklik van ammoniak en ander stikstofhoudende reste wat deur verrottende dinge in die grond ingewerk word. Ander, soos peulgewasse wat in staat is om stikstof te bind, vind baat by simbiotiese verhoudings met wortelorganismes wat ammoniak uit atmosferiese stikstof skep.

Vleis, maar ook vis en eiers is voorbeelde van stikstofhoudende voedingstowwe. Deur die eet van plante of die vleis of eiers van diere wat plante gevreet het, kry ook die mens sy noodsaaklike kwota stikstof in. En welbeskou is dit basies te danke aan ammoniak!

Daarby is ammonium-ione (lees ondertoe meer hieroor) ’n afvalproduk van die dierlike metabolisme of stofwisseling, met ander woorde die verandering en omsetting van voedingstowwe in boustowwe van die liggaam waarby energie vrygestel word. Maar dit is giftig.

By my en jou—eintlik by alle soogdiere en amfibieë soos paddas, asook by die haaie—word dit in ureum ongeskakel, wat minder giftig is. Ureum is die vernaamste bestanddeel van urine.

By visse en ongewerwelde waterdiere word die ammonium-ione wel regstreeks in die water uitgeskei. By reptiele en voëls word dit weer in urinesuur omgeskakel. Urinesuur is ’n vaste stof, met die gevolg dat die reptiele en voëls dit kan uitskei met die mins moontlike verlies aan water.

BO: ’n Melkkoei produseer nie net melk nie—daar word vertel dat ’n enkele koei nie minder nie as 30 liter urine per dag uitskei. En stikstofryke ureum—wat om dit so te stel eintlik verwerkte ammoniak is—is mos die vernaamste bestanddeel van urine. Nie verniet dat landelike mense in Afrika suid van die Sahara hoeka weet om hul beeste snags na hul onbewerkte landery te jaag om dit natuurlik te bemes nie. Benewens die urine is ook die beesmis ’n belangrike grondverryker.

Foto: NRCS / U.S.Department of Agiculture
  

Verbindings en gebruike

GEÏONISEERDE ammoniak (NH₄) word in talle verbindings aangetref en staan bekend as ammonium.

 

Wanneer ammoniak deur water gestuur word, vermeng dit nie net daarmee nie, maar reageer dit ook met die water om ammoniumhidroksied (NH₄OH) te vorm. Dit is die bekende huishoudelike ammoniak, ’n nuttige alkali in die reinigingsbedryf, waar dit onder meer gebruik word om die aanpaksels uit oonde te verwyder. Hierdie goeie reiniger is nie so venynig en vernietigend as die alkaliese bytsoda (natriumhidroksied, NaOH) nie.

Die gas ammoniak ontsnap maklik uit die oplossing / verbinding en dit is waarom dit so sterk ruik. Die gas kan deur verhitting selfs vinniger uit die water gedryf word.

 

Ammoniumhidroksied reageer op sy beurt met by voorbeeld koolsuurgas oftewel koolstofdioksied om vlugsout [ammoniumkabonaat, (NH₄)₂CO₃ ] te vorm. Vlugsout staan ook bekend as “sal volatile” en kan gebruik word om mense by te bring wat flou geval het. Ook vlugsout het daardie kenmerkende prikkelende ammoniakreuk.

  

Indien ammoniumhidroksied gebruik word om soutsuur te neutraliseer, ontstaan weer die sout ammoniumchloried oftewel salammoniak (NH₄Cl), wat vele gebruike het. Benewens as ’n metaalskoonmaker by soldeerwerk, word dit aangewend as ’n byvoeging by veevoer, in sjampoe, as hoesmedisyne en in ander soorte medisyne, selfs in sekere lekkergoed, noem maar op.

Trouens, vanweë sy menigte aanwendings in allerhande verbindings is dit nie verbasend dat die gas ammoniak op sigself vandag een van die mees geproduseerde anorganiese chemikalieë is nie. Ammoniak is regstreeks of onregstreeks die voorloper van die meeste stikstofhoudende verbindings. Feitlik alle sintetiese en alle anorganiese stikstofverbindings word uit ammoniak berei. ’n Besonder belangrike derivaat is salpetersuur  (HNO₃ ), ook bekend as aqua fortis, wat in die bereiding van onder meer plofstowwe en kunsmis gebruik word.

REGS: ’n Balletjies-en-pennetjies-model van ’n deel van die kristalstruktuur van die kunsmis ammoniumnitraat (NH₄NO₃), wat ’n hoë stikstofinhoud het, maar ook gevaarlik kan wees deurdat dit vanweë sy onstabiliteit kan ontplof.

Krediet: Benjah-bmm27, wat dit tot openbare besit verklaar het (“released into the public domain”)
 

Wat meer sê, meer as tagtig persent van die geproduseerde ammoniak beland eindelik óf in soute óf in oplossings as kunsmis, wat in die boerdery dikwels onontbeerlik is om goeie oeste te help verseker. En met die vervaardiging van die ammoniak word meer as een persent van al die energie verbruik wat deur die mensdom opgewek word—’n klinkklare bewys van die belangrikheid van die ammoniakbedryf.

Uiteindelik bly dit egter interessant dat kurkdroë ammoniak sonder water straks so onaktief soos ’n insek sonder sy voelers kan wees. Heeltemal droë ammoniak sal byvoorbeeld nie met absoluut droë waterstofchloried (die gas van soutsuur) reageer om salammoniak te vorm nie. Vog is noodsaaklik om die reaksie te laat plaasvind.

LINKS: Ek is ’n “grênd” kameel... Moet julle nou so aards wees deur aan die wêreld te verkondig dat my misbolle ryk is aan ammoniak?

Foto: Lynne Botes
 

Vervaardiging van ammoniak in die nywerheidswêreld

DIS nogal verbasend dat die mis van kamele, van alle dinge, eenmaal in alle erns gebruik is om ammoniak te vervaardig. Voor die begin van die Eerste Wêreldoorlog (1914-1918) is dit meestal verkry uit die droë distillasie van die stikstofhoudende reste van plante en diere, waaronder kameelmis.

Vandag word ammoniak verkry deur eers waterstof te berei—uit byvoorbeeld aardgas (metaan), wat by ’n hoë temperatuur met stoom gemeng word om in die teenwoordigheid van ’n nikkel-katalisator in koolstofmonoksied en waterstof te verander:

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

In ’n verdere proses reageer die koolstofmonoksied met water om koolstofdioksied en nog waterstof te vorm:

CO + H₂O → CO₂ + H₂

Die koolstofdioksied kan deur absorbsie in oplossings uit die nuwe gasmengsel onttrek word, en die waterstof bly dan oor.

Hierdie waterstof word vervolgens met stikstof vermeng wat uit die lug verkry word—en die verbinding tot ammoniak word bewerkstellig deur die sogenaamde Haber–Bosch-proses, waar die gasmengsel by ’n hoë druk en hoë temperatuur oor ’n katalisator van ysteroksied gestuur word:

3 H₂ + N₂ → 2 NH₃

 
  

Is ammoniak gevaarlik?

BLOOTSTELLING aan hoë vlakke van ammoniak kan irritasie en ernstige brandletsels aan die vel en in die mond, keel, longe en oë veroorsaak. Baie hoë vlakke kan selfs die dood meebring.

Gelukkig sal die meeste van ons selde indien ooit aan sulke hewige konsentrasies van die gas blootgestel word. Dit kan egter gebeur as in ’n mens in ’n ongeventileerde vertrek is waar skoonmaakmiddels gebruik word wat ammoniak bevat. Of as jy op ’n plaas woon en baie met sekere soorte kunsmis in aanraking kom. Of miskien as jy geslote skure binnegaan waarin daar baie diere is.

 

Maar die gevare van ammoniak is baie klein in vergelyking met die menigte voordele. Dink dus daaraan waarom jy hierdie belangrike gas nie as ’n eregas in jou eie lewe sal beskou nie!