II.1. Lịch sử phát hiện và sử dụng amoniac
Người Roman xưa đã tìm thấy muối amoni clorua tại đền thờ thần Jupiter tại xứ Libi cổ và gọi muối đó là “ muối Amun” ( salt of Amun). Trong một tác phẩm cổ, Caius Plinius Secundus (hay còn gọi là Pliny the Elder) có nhắc đến tên một loại muối được gọi là “Hammoniacus” (hammoniacus sal, hay còn gọi là sal ammoniac). Vào Thế kỷ thứ 8, các nhà giả kim thuật Arập đã biết đến sal ammoniac. Sau đó vào Thế kỷ 13, Geber (Jabir ibn Hayyan) và các nhà giả kim thuật châu Âu cũng nhắc đến tên muối này. Vào thời kỳ Trung thế kỷ, những người thợ nhuộm đã biết dùng muối sal ammoniac (còn được gọi là nước tiểu lên men) để làm đổi màu các loại thuốc nhuộm có nguồn gốc thảo mộc. Vào Thế kỷ 15, Basilius Valentinus đã chỉ ra rằng có thể thu được amoniac bằng các cho kiềm tác dụng với sal ammoniac. Sau đó loại muối này đã được điều chế bằng cách
chưng (nhiệt phân) sừng và móng gia súc, sau đó trung hòa dịch cất chứa cacbonat thu được với axit clohyđric (HCl).
Lần đầu tiên amoniac dạng khí do Joseph Priestley phân lập vào năm 1774 và được ông đặt tên là “không khí kiềm” (alkaline air). Tuy nhiên người đầu tiên thu được chất khí này là nhà giả kim thuật Basil Valentine. 11 năm sau, Claude Louis Berthollet đã xác định được thành phần phân tử của amoniac là NH3.
Fritz Haber và Carl Bosch là những người phát hiện quy trình sản xuất amoniac vào năm 1909. Công trình này đã được đăng ký phát minh vào năm 1910.
Người Đức là là những người đầu tiên trên thế giới sử dụng amoniac ở quy mô công nghiệp trong thời kỳ Đại chiến thế giới lần thứ I sau khi bị phong tỏa mất nguồn natri nitrat từ Chilê. Khi đó amoniac được được người Đức dùng để sản xuất thuốc nổ phục vụ chiến tranh.
II. 2. Nguồn phát sinh amoniac
Hiện nay ngoài nguồn NH3 nhân tạo (các nhà máy sản xuất phân urê hoặc các nhà máy chuyên sản xuất amoniac lỏng), trong tự nhiên cũng có một lượng nhỏ NH3 tồn tại trong khí quyển do thường xuyên hợp chất này được tạo ra từ các quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc động, thực vật.
Trong nước mưa, nước biển người ta cũng phát hiện thấy có NH3 và các các muối amoni. Hoạt động của núi lửa cũng là nguồn sinh ra muối amoni (như amoni clorua NH4Cl và amoni sunfat (NH4)2SO4). Tại một số vùng khoáng chứa sôđa, người ta cũng thấy có các tinh thể amoni bicacbonat NH4HCO3. Các hoạt động sinh hóa hàng ngày của người và động vật cũng là nguồn sinh ra NH3.
II.3. Một số tính chất cơ bản của amoniac
II.3.1. Tính chất vật lý
Ở điều kiện thường, NH3 khan là một chất khí không màu, nhẹ bằng nửa không khí (tỷ trọng so với không khí bằng 0,596 ở OoC), có mùi sốc đặc trưng. Amoniac khan tạo “khói” trong không khí ẩm. Amoniac hòa tan mạnh trong nước tạo thành dung dịch nước của NH3 (hay còn gọi là amoni hyđroxit do trong dung dịch nước của amoniac có tạo thành NH4OH). Ở OoC, NH3 có độ hòa tan cực đại là 89,9g trong 100 ml nước. Dung dịch nước của NH3 (còn có tên là “ nước đái quỷ”) khá bền nhưng bị loại gần hết NH3 khi đun tới sôi.
Nồng độ của amoni hyđroxit có thể được xác định bằng tỷ trọng kế hoặc Bomé kế.
Ở áp suất khí quyển, NH3 hóa lỏng tại -33,34oC (239,81oK), có trọng lượng riêng 682 g/lit tại 4o
C, hóa rắn tại -77,73oC (195,92oK), vì vậy ở nhiệt độ thường người ta phải lưu trữ NH3 lỏng dưới áp suất cao (khoảng trên 10 atm tại 25,7oC).
Do NH3 lỏng có entalpy (nhiệt bay hơi) ∆H thay đổi lớn (23,35kJ/mol) nên chất này được dùng làm môi chất làm lạnh.
NH3 lỏng là một dung môi hòa tan tốt nhiều chất và là một trong những dung môi ion hóa không nước quan trong nhất. Nó có thể hòa tan các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại đất hiếm để tạo ra các dung dịch kim loại (có màu), dẫn điện và có chứa các electron solvat hóa.
Dưới đây là bảng tóm tắt một số tính chất đặc trưng của NH3
Điểm sôi (ở áp suất khí quyển) -33,34°C Tỷ trọng (so với không khí ở Oo
C) 0,596 Độ hòa tan trong nước g/100g H2O 89,9 (OoC)