استخدامات الأمونيا في الصناعة: مادة خام ووسيط تبريد

ما تركيب الأمونيا؟

الأمونيا مركب صيغته NH₃؛ أي إن الجزيء الواحد يضم ذرة نيتروجين وثلاث ذرات هيدروجين. وهذه الصيغة تصف عدد الذرات، ولا تعني أن كتلة الهيدروجين تساوي ثلاثة أمثال كتلة النيتروجين. ^[1]

لنأخذ مثالًا صغيرًا من أربعة جزيئات. نعدّ النيتروجين: 4 × 1 = 4 ذرات، والهيدروجين: 4 × 3 = 12 ذرة. يصبح مجموع الذرات 4 + 12 = 16. وبذلك نستطيع مراجعة الرسم دون الخلط بين عدد الجزيئات وعدد الذرات داخله.

إذا كتب طالب «أربعة جزيئات تعني أربع ذرات»، فإن السؤال المفيد هو: أربع ذرات من أي عنصر؟ الجزيء هنا وحدة تتكون من عدة ذرات، وتكرار هذه الوحدة يكرر كل مكوناتها.

الأمونيا في صناعة الأسمدة

تستخدم الأمونيا مادة خام في إنتاج اليوريا وأسمدة الفوسفات وبعض الأسمدة المركبة. وتربطها هذه الوظيفة بإمداد الصناعة بالنيتروجين الذي يدخل في منتجات سمادية مختلفة. ^[2][3]

يمكن فهم الفكرة بمقارنة المادة الداخلة والمنتج الخارج: وجود الأمونيا في بداية عملية صناعية لا يعني أن المنتج النهائي عبوة من غاز الأمونيا. فقد يدخل النيتروجين في تركيب مركب آخر. ولهذا ينبغي قراءة اسم السماد وتركيبه، بدل الاكتفاء باسم المادة الخام.

لماذا تستخدم الأمونيا في التبريد الصناعي؟

في دورة التبريد، يمتص وسيط التبريد حرارة عند درجة حرارة منخفضة ويطرحها عند درجة أعلى. وتشمل الدورة التبخر والضغط والتكاثف والتمدد؛ فتتحرك الحرارة عبر تغير حالة الوسيط وضغطه. ^[4]

تختلف هذه الوظيفة عن تصنيع السماد: المطلوب هنا انتقال الحرارة أثناء دوران الوسيط، وليس إدخال ذراته في منتج جديد. والأمونيا ملائمة لبعض تطبيقات التبريد الصناعي، لكن اختيارها يتأثر بسمّيتها وقابليتها للاشتعال وتوافق المواد معها. ^[6]

لذلك لا تكفي عبارة «وسيط طبيعي» للحكم على ملاءمة نظام بعينه. فالوصف الكيميائي للمادة ووظيفتها داخل الجهاز سؤالان مختلفان، كما أن الرسم المبسط للدورة لا يحدد متطلبات تصميم منشأة.

استخدامها في مواد صناعية أخرى

تدخل الأمونيا كذلك في سلاسل إنتاج مواد مثل الميلامين، وترتبط صناعة الأمونيا بمنتجات من البلاستيك والألياف الصناعية. ^[2][3]

الفرق بين الأمونيا والأمونيوم

الأمونيا NH₃ جزيء متعادل، أما الأمونيوم NH₄⁺ فأيون موجب. وفي وصف برونستد ولوري تستقبل الأمونيا بروتونًا، ويصبح الأمونيوم الحمض المرافق لها: NH₃ + H⁺ → NH₄⁺. ^[5]

نراجع المعادلة بعدّ الذرات والشحنة: توجد ذرة نيتروجين على كل جانب، ويصبح مجموع الهيدروجين على اليسار 3 + 1 = 4 كما على اليمين. أما الشحنة فمجموعها على اليسار 0 + 1 = +1، وهو شحنة الأيون الناتج.

وفي مثال آخر، ثلاثة أيونات أمونيوم تضم ثلاث ذرات نيتروجين واثنتي عشرة ذرة هيدروجين؛ مجموع الذرات خمس عشرة، ومجموع شحنات الأيونات +3 بوحدات الشحنة الأولية. الاختلاف عن ثلاثة جزيئات أمونيا يشمل الهيدروجين والشحنة معًا، فلا يكفي تغيير علامة الرمز وحدها.