Sicherlich hast du nach dem Sport schon einmal einen seltsam riechenden Geruch wahrgenommen. Häufig handelt es sich dabei um Ammoniak, dass durch die Zersetzung der mit dem Schweiß ausgeschiedenen Eiweiße entsteht. Doch was ist Ammoniak eigentlich genau?
Ammoniak – Eigenschaften
Ammoniak (NH3) ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das ätzend wirkt und für den Menschen auch giftig sein kann. Beim Ammoniak handelt es sich um eine chemische Verbindung aus Stickstoff und Wasserstoff. In einer wässrigen Lösung reagiert das Ammoniak als schwache Basen. Im Wasser ist Ammoniak besonders gut löslich.
Physikalische Eigenschaften von Ammoniak
Hier erhältst du einen kleinen Überblick zu den wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Ammoniak.
| Molare Masse | 17,03 g/mol |
| Dichte | 0,7714 g/l |
| Siedepunkt | -33,33 °C |
| Schmelzpunkt | -77,65 °C |
| Vorkommen | Natürliches Ammoniak kommt auf der Erde nur in geringen Mengen vor. Doch auch bei der Zersetzung von abgestorbenen Pflanzenresten, Exkrementen von Tieren oder dem menschlichen Urin kommt das Gas vor. |
Wasserlöslichkeit von Ammoniak
Zu den chemischen Eigenschaften von Ammoniak zählt unter anderem die hohe Wasserlöslichkeit in Wasser. Gelöstes Ammoniak bezeichnet man auch als Ammoniumhydroxid oder Ammoniakwasser, das in zahlreichen Reinigungsmitteln vorkommt.
Die Wasserlöslichkeit von Ammoniak kannst du mithilfe eines Versuchsaufbaus ganz einfach nachweisen. Vielleicht hast du schon einmal vom Springbrunnenversuch gehört. Für den Versuch wird das Gas, in diesem Fall Ammoniak, in einen Rundkolben gefüllt. Dieser ist über eine Kapillare mit dem Wasser verbunden. Im Wasser befindet sich ebenfalls ein Universalindikator, der sich bei der Reaktion blau färbt, da Ammoniak in wässriger Lösung eine schwache Lauge bildet. Löst sich nun ein Teil des Ammoniaks im Wasser, schießt das Wasser durch den erzeugten Unterdruck nach oben in den Kolben, genauso wie bei einem Springbrunnen.
Ammoniak – Strukturformel
Ammoniak besteht nicht wie Natriumhydroxid aus Ionen, sondern aus Molekülen. Das Stickstoffatom liegt oberhalb der Ebene, in der sich die gebundenen Wasserstoffatome befinden. Dadurch erhält das Molekül eine pyramidenartige Form.
Abbildung 1: Strukturformel des Ammoniaks
Reaktionen des Ammoniaks
Hydroxid-Ionen, die für die alkalische Reaktion von Ammoniak verantwortlich sind, entstehen erst bei der Reaktion mit Wasser. Dabei entstehen Ammonium-Ionen (NH4+) und Hydroxid-Ionen (OH-).
Durch die Reaktion mit einer Säure bildet das gasförmige Ammoniak die sogenannten Ammoniumsalze. Zwei der bekanntesten Salze sind Ammoniumchlorid und Ammoniumnitrat. Das Ammoniumchlorid entsteht durch die Reaktion von Ammoniak mit Salzsäure.
Ammoniumnitrat ist das Reaktionsprodukt der Säure-Base-Reaktion von Ammoniak mit Salpetersäure.
Ammoniak – Verwendung und Entstehung
In der chemischen Industrie ist Ammoniak eine der wichtigsten Chemikalien, denn sie dient als Ausgangsstoff für viele weitere Synthesen. Die chemische Herstellung anderer Stickstoffverbindungen erfolgt ausschließlich unter Einsatz von Ammoniak, weshalb jährlich weit über 100 Millionen Tonnen davon auf der Welt produziert werden.
Ammoniak kann jedoch auf unterschiedliche Weise entstehen. Zum einen durch das technische Verfahren der Ammoniak-Synthese, aber auch im menschlichen Körper oder in der Landwirtschaft. Im Folgenden erklären wir dir alle drei Entstehungs- und Verwendungsarten.
Ammoniak – Herstellung durch Ammoniak-Synthese
Die technische Synthese von Ammoniak basiert auf den wissenschaftlichen Grundlagen von Fritz Haber und der technischen Umsetzung nach Carl Bosch. Deshalb wird die Ammoniak-Synthese auch als Haber-Bosch-Verfahren bezeichnet.
Für die Entstehung von Ammoniak werden Wasserstoff und Stickstoff mittels eines Katalysators unter hoher Temperatur und hohem Druck zu einer Reaktion gebracht. Die technische Ammoniak-Synthese stellt eine Gleichgewichtsreaktion dar:
Ammoniak im Körper
Stickstoff ist Hauptbestandteil der Luft, die ein Mensch zum Atmen benötigt. Etwa 78 Prozent der Luft besteht aus Stickstoff. Zudem ist er ein Grundbaustein der DNA (stickstoffhaltige Basen Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin und Uracil) und der Aminosäuren in unserem Körper.
Die stickstoffhaltige, anorganische Verbindung Ammoniak entsteht im menschlichen Körper durch den Abbau von Eiweißen (Proteinen) beziehungsweise deren Aminosäuren. Das dabei entstehende Ammoniak wird in Harnstoff umgewandelt und kann dann über den Urin ausgeschieden werden. Für diese Umwandlung ist die Leber zuständig.
Vielleicht gehst du gerne Joggen und dir ist schon einmal der unangenehm stechende Geruch von Ammoniak nach dem Laufen aufgefallen. Grund dafür ist, dass mit dem Schweiß auch Proteine abgesondert werden. Auf deiner Haut befinden sich Bakterien, die sich von diesen Eiweißen ernähren. Bei der Zersetzung der Proteine entsteht häufig Ammoniak, was den Geruch verursacht.
Ammoniak in der Landwirtschaft
Die größte Menge Ammoniak wird zu Stickstoffdüngemitteln weiterverarbeitet, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Diese fördern das Pflanzenwachstum von Nutzpflanzen.
Besonders Mineralsalze spielen dabei eine wichtige Rolle. Salze mit Stickstoff-, Phosphor- und Kalium-Verbindungen sind dabei von besonderer Bedeutung. Besonders Stickstoff fehlt heutzutage in vielen Böden und wird deshalb mit dem Dünger zugesetzt. Ein solcher Dünger ist das Ammoniumnitrat, welches aus Ammoniak und Salpetersäure gewonnen wird.
Die Verwendung des Düngers kann jedoch Nachteile mit sich bringen. Wird das Düngemittel zu häufig eingesetzt, kann es zur Überdüngung des Bodens kommen. Außerdem breitet sich das darin enthaltene Ammoniak in der Atmosphäre aus und reagiert mit anderen Bestandteilen. Es lagert sich anschließend in Ökosystemen wie Land- und Wasserökosysteme ab und führt zu Versauerung und Eutrophierung.
Ammoniumhydroxid: die wässrige Lösung des Ammoniaks
Ammoniumhydroxid, auch bekannt als Ammoniakwasser, ist die wässrige Lösung von Ammoniak. Die Ammoniaklösung kann in verschiedenen Konzentrationen vorliegen. Du hast bereits gelernt, dass sich Ammoniak leicht in Wasser löst. Bei der Reaktion von Ammoniak und Wasser protolysiert das Wasser teilweise zu Ammoniak und gilt deshalb als basische Lösung. Durch die basische Wirkung kann die Ammoniaklösung in hoher Konzentration Ätzungen hervorrufen.
Entstehung von Ammoniakwasser
Durch die Autoprotolyse des Wassers entstehen Protonen, diese werden von einzelnen Ammoniakmolekülen abgefangen. Eine Vielzahl der entstandenen Ammoniakwasser-Moleküle zerfallen wieder in die Reaktionsedukte Wasser und Ammoniak. Deshalb liegt der größte Teil des gelösten Ammoniaks als NH3 und nicht als NH4+ vor.
Verwendung
Im Haushalt findet gelöstes Ammoniak häufig eine Anwendung in Reinigungsmitteln und ist dort auch bekannt unter dem Namen Salmiakgeist. Eine Vielzahl an Oberflächen können mit dem ammoniakhaltigen Reiniger gesäubert werden. Dazu zählen beispielsweise Edelstahl, aber auch Glasoberflächen. Solche Reinigungsmittel eignen sich besonders um Kalkablagerung am Wasserhahn und dem Duschkopf zu entfernen oder Fettflecken in der Küche zu lösen. Auch als Mittel gegen Insekten kann Salmiakgeist eingesetzt werden.
Bei einer Wespenplage kann es hilfreich sein Salmiakgeist einzusetzen. Dieser wird in einer kleinen Schüssel im Raum platziert, der von Wespen befallen ist. Auf Grund des unangenehmen Geruchs von Ammoniak meiden die Wespen nun den Raum. Im Außenbereich können Papiertücher, getränkt mit Ammoniaklösung in der Nähe von Wespennestern platziert werden, um die Insekten fernzuhalten.
Auch in der Lebensmittelindustrie spielt die Ammoniaklösung eine wichtige Rolle und wird als Lebensmittelzusatzstoff eingesetzt. Beispielsweise als Überzugsmittel für die Oberflächenbehandlung von Lebensmitteln. Dadurch erhalten Lebensmittel nicht nur eine schöne Optik, gleichzeitig werden diese vor Schimmelpilzen sowie Aroma- und Qualitätsverlust geschützt.
Ammoniak – Nachweis und Gefahren
Der Nachweis einer Chemikalie ist wichtiger Bestandteil der Chemie, denn nur so kann man sich vor den Gefahren eines Stoffes schützen. Auch das gasförmige Ammoniak oder seine wässrige Lösung bergen gesundheitliche Gefahren.
Ammoniak Nachweis
Ammoniak erkennst du häufig schon an seinem charakteristischen Geruch. Es gibt allerdings auch Alternativen, um Ammoniak nachzuweisen. Beispielsweise mit der Hilfe eines angefeuchteten Indikatorpapieres. Die wässrige Lösung von Ammoniak bildet eine schwache Base. Das bedeutet, dass die in der Lösung enthaltenen Hydroxid-Ionen für einen Farbumschlag sorgen und der pH > 7 ist.
Gefahren von Ammoniak
Bei Ammoniak handelt es sich um einen sogenannten Gefahrenstoff, der ätzend wirkt. Die Dämpfe des Gases sind schon in geringen Konzentrationen reizend für unseren Körper. Deshalb ist es besonders wichtig, Atemwege und Augen bei Experimenten mit Ammoniak zu schützen. In höheren Konzentrationen wirkt Ammoniak ätzend. Auch ein kurzzeitiges Einatmen kann zu Schädigungen der Atemwege führen.
Ammoniak - Das Wichtigste
- Ammoniak ist ein chemisches Gemisch, das aus Wasserstoff und Stickstoff besteht. Bei der Reaktion handelt es sich um einen Gleichgewichtsreaktion.
- Das Haber-Bosch-Verfahren stellt die technische Herstellung von Ammoniak in der chemischen Industrie dar.
- Die Stickstoffverbindung Ammoniak bildet den Ausgangsstoff für alle anderen technisch hergestellten Stickstoffverbindungen.
- Ammoniak hat eine hohe Wasserlöslichkeit. Auf Grund der basischen Eigenschaften kommt es häufig im Alltag auch in Reinigungsmitteln vor.
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