Ammoniac

Ne doit pas être confondu avec Ammoniaque ou Gomme ammoniaque.

Ammoniac
Molécule d'ammoniac.
Identification
Nom UICPA	azane
Synonymes	nitrure d'hydrogène esprit alcalin (volatil), alcali fixe, alcali volatil[1]
No CAS	7664-41-7
No ECHA	100.028.760
No CE	231-635-3
No RTECS	BO0875000
PubChem	222
ChEBI	16134
FEMA	4494
SMILES	N PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/H3N/h1H3
Apparence	gaz comprimé liquéfié, incolore à légèrement coloré, d'odeur âcre, intense, suffocante, irritante[2].
Propriétés chimiques
Formule	H3NNH3
Masse molaire[5]	17,030 5 ± 0,000 4 g/mol H 17,76 %, N 82,25 %,
pKa	9,23[réf. souhaitée]
Moment dipolaire	1,471 8 ± 0,000 2 D[3]
Diamètre moléculaire	0,310 nm[4]
Propriétés physiques
T° fusion	−77,7 °C[6], −77,74 °C
T° ébullition	−33,35 °C[6]
Solubilité	dans l'eau à 20 °C : 540 g l−1[2], dans l'alcool soit 14,8 g pour 100 g d'alcool à 95° à 20 °C, l'éther éthylique et les solvants organiques
Paramètre de solubilité δ	33,4 MPa1/2 (25 °C)[7] ; 29,2 J1/2 cm−3/2 (25 °C)[4]
Masse volumique	0,86 kg/m3 (1,013 bar, point d'ébullition) 0,769 kg/m3 (CNTP)[8] 0,73 kg/m3 (1,013 bar, 15 °C) 681,0 kg/m3 à −33,3 °C (liquide)[9] 817 kg/m3 à −80 °C (solide)[10] équation[11] : ${\displaystyle \rho =3.5383/0.25443^{(1+(1-T/405.65)^{0.2888})}}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 195,41 à 405,65 K. Valeurs calculées : 0,60193 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 195,41 −77,74 43,141 0,73473 209,43 −63,72 42,18814 0,71851 216,43 −56,72 41,7018 0,71022 223,44 −49,71 41,20831 0,70182 230,45 −42,7 40,70721 0,69328 237,46 −35,69 40,19801 0,68461 244,47 −28,68 39,68014 0,67579 251,47 −21,68 39,153 0,66681 258,48 −14,67 38,61587 0,65767 265,49 −7,66 38,06799 0,64834 272,5 −0,65 37,50846 0,63881 279,51 6,36 36,93628 0,62906 286,51 13,36 36,35028 0,61908 293,52 20,37 35,74912 0,60884 300,53 27,38 35,13125 0,59832 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 307,54 34,39 34,49481 0,58748 314,55 41,4 33,8376 0,57629 321,55 48,4 33,15699 0,5647 328,56 55,41 32,44971 0,55265 335,57 62,42 31,71174 0,54008 342,58 69,43 30,93791 0,5269 349,59 76,44 30,12154 0,513 356,59 83,44 29,25362 0,49822 363,6 90,45 28,32158 0,48234 370,61 97,46 27,30699 0,46507 377,62 104,47 26,18088 0,44589 384,63 111,48 24,89312 0,42395 391,63 118,48 23,34202 0,39754 398,64 125,49 21,24885 0,36189 405,65 132,5 13,907 0,23685
T° d'auto-inflammation	651 °C[2]
Limites d’explosivité dans l’air	Inférieure : 15,5[12] Supérieure : 27[12]
Pression de vapeur saturante	à 26 °C : 1 013 kPa[2] équation[11] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(90.483+{\frac {-4669.7}{T}}+(-11.607)\times ln(T)+(1.7194E-2)\times T^{1})}$ Pression en pascals et température en kelvins, de 195,41 à 405,65 K. Valeurs calculées : 999 624,99 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 195,41 −77,74 6 111,1 209,43 −63,72 17 225,55 216,43 −56,72 27 298,34 223,44 −49,71 41 852,22 230,45 −42,7 62 285,62 237,46 −35,69 90 246,28 244,47 −28,68 127 635,87 251,47 −21,68 176 609,76 258,48 −14,67 239 572,65 265,49 −7,66 319 171,03 272,5 −0,65 418 283,57 279,51 6,36 540 010,31 286,51 13,36 687 661,77 293,52 20,37 864 748,68 300,53 27,38 1 074 973,12 T (K) T (°C) P (Pa) 307,54 34,39 1 322 221,61 314,55 41,4 1 610 560,61 321,55 48,4 1 944 234,67 328,56 55,41 2 327 667,42 335,57 62,42 2 765 465,61 342,58 69,43 3 262 426,07 349,59 76,44 3 823 545,68 356,59 83,44 4 454 034,23 363,6 90,45 5 159 330,12 370,61 97,46 5 945 118,79 377,62 104,47 6 817 353,85 384,63 111,48 7 782 280,7 391,63 118,48 8 846 462,79 398,64 125,49 10 016 810,23 405,65 132,5 11 301 000
Point critique	112,8 bar, 132,35 °C[13]
Thermochimie
S0gaz, 1 bar	192,77 J mol−1 K−1[réf. souhaitée]
ΔfH0gaz	−39,222 kJ mol−1 (−273,15 °C) −46,222 kJ mol−1 (24,85 °C)[6]
ΔfH0liquide	−40,2 kJ/mol[réf. souhaitée]
ΔvapH°	23,33 kJ mol−1 (1 atm, −33,33 °C) 19,86 kJ mol−1 (1 atm, 25 °C)[14]
Cp	2 097,2 J·kg-1·K-1 (0 °C) 2 226,2 J·kg-1·K-1 (100 °C) 2 105,6 J·kg-1·K-1 (200 °C)[6]
PCS	382,8 kJ·mol-1 (25 °C, gaz)[15]
PCI	317,1 kJ mol−1[16]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	10,070 ± 0,020 eV (gaz)[17]
Cristallographie
Symbole de Pearson	${\displaystyle cP16\,}$[18]
Classe cristalline ou groupe d’espace	P213 (n° 198)[18]
Strukturbericht	D1[18]
Structure type	NH3[18]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	${\displaystyle {\textit {n}}_{D}^{25}}$ 1,325[4], même valeur pour l'ammoniac liquide à 16,5 °C sous pression
Précautions
SGH[19],[20]
Danger H221, H314, H331, H400, P210, P261, P273, P280, P305, P310, P338 et P351 H221 : Gaz inflammable H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H331 : Toxique par inhalation H400 : Très toxique pour les organismes aquatiques P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P273 : Éviter le rejet dans l’environnement. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P305 : En cas de contact avec les yeux : P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P338 : Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P351 : Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes.
SIMDUT[21]
A, B1, D1A, E, A : Gaz comprimé tension de vapeur absolue à 50 °C = 2 070 kPa B1 : Gaz inflammable limite d'inflammabilité - gamme de concentration = 13 % D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves létalité aiguë : CL50 inhalation/4 heures (souris) = 2 115 ppm E : Matière corrosive Transport des marchandises dangereuses : classe 8 Divulgation à 1,0 % selon la liste de divulgation des ingrédients Commentaires : Tel que présenté dans l'interprétation d'une politique de Santé Canada, le symbole de danger D1 (tête de mort) n'a pas à apparaître sur l'étiquette du fournisseur. Cependant, tous les dangers pour la santé et la sécurité que présentent ce produit doivent être divulgués sur l'étiquette et la fiche signalétique.
NFPA 704
1 3 0
Transport
268    1005    Code Kemler : 268 : gaz toxique et corrosif Numéro ONU : 1005 : AMMONIAC ANHYDRE Classe : 2.3 Code de classification : 2TC : Gaz liquéfié, toxique, corrosif ; Étiquettes : 2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC). 8 : Matières corrosives 20    2073    Code Kemler : 20 : gaz asphyxiant ou qui ne présente pas de risque subsidiaire Numéro ONU : 2073 : AMMONIAC EN SOLUTION aqueuse de densité inférieure à 0,880 à 15 °C contenant plus de 35 pour cent mais au maximum 50 pour cent d’ammoniac Classe : 2.2 Code de classification : 4A : Gaz dissous sous pression, asphyxiant ; Étiquettes : 2.2 : Gaz ininflammables, non toxiques (correspond aux groupes désignés par un A ou un O majuscule); 8 : Matières corrosives 80    2672    Code Kemler : 80 : matière corrosive ou présentant un degré mineur de corrosivité Numéro ONU : 2672 : AMMONIAC EN SOLUTION aqueuse de densité comprise entre 0,880 et 0,957 à 15 °C contenant plus de 10 pour cent mais au maximum 35 pour cent d’ammoniac Classe : 8 Code de classification : C5 : Matières corrosives sans risque subsidiaire ; Matières de caractère basique: Inorganiques, liquides ; Étiquette : 8 : Matières corrosives Emballage : Groupe d'emballage III : matières faiblement dangereuses. 268    3318    Code Kemler : 268 : gaz toxique et corrosif Numéro ONU : 3318 : AMMONIAC EN SOLUTION aqueuse de densité inférieure à 0,880 à 15 °C contenant plus de 50 pour cent d’ammoniac Classe : 2.3 Code de classification : 4TC : Gaz dissous sous pression, toxique, corrosif ; Étiquettes : 2.3 : Gaz toxiques (correspond aux groupes désignés par un T majuscule, c'est-à-dire T, TF, TC, TO, TFC et TOC). 8 : Matières corrosives
Inhalation	Les vapeurs sont très irritantes et corrosives.
Peau	Les solutions concentrées peuvent provoquer des brûlures.
Yeux	Dangereux, Irritation
Ingestion	L'ingestion peut provoquer des brûlures de la bouche, langue, œsophage.
Écotoxicologie
Seuil de l’odorat	bas : 0,04 ppm haut : 53 ppm[22]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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L'ammoniac est un composé chimique de formule NH₃ (du groupe générique des nitrures d'hydrogène). Dans les conditions normales de température et de pression, c'est un gaz noté NH_{3 gaz}^[24]. Il est incolore et irritant, d'odeur piquante à faible dose ; il brûle les yeux et les poumons en concentration plus élevée.

Il est industriellement produit par le procédé Haber-Bosch à partir de diazote et de dihydrogène. C'est l'un des composés les plus synthétisés au monde, utilisé comme réfrigérant, et pour la synthèse de nombreux autres composés (dont un grand tonnage d'engrais). C'est aussi un solvant liquide en usage pur, à 20 °C et 8 bar, soit NH_{3 liquide}.

L'auto-ionisation de l'ammoniac liquide est très faible, caractérisée par une constante de dissociation ionique K_i = [NH₄⁺] [NH₂⁻] qui vaut environ 10⁻³³ mol² l⁻² à −50 °C.

Dans le solvant protique NH_{3 liquide}, le cation ammonium NH₄⁺ est l'acide le plus fort alors que l'anion amide NH₂⁻ est la base la plus forte.

Son doublet électronique en fait à la fois une base, un nucléophile, un ligand et un réducteur^[25]. Sa propriété basique le rend utile pour divers sels d'ammonium. Ses propriétés de nucléophile en font un réactif de base en chimie organique pour la préparation des amides, des imides, etc. Ses propriétés de ligand sont connues depuis le début de la chimie de coordination et le fameux débat scientifique entre Sophus Mads Jørgensen et Alfred Werner, qui attira l'attention du jury du prix Nobel, décerné à ce dernier en 1913. Enfin, sa propriété de réducteur lui permet d'être industriellement oxydé en acide nitrique et en hydrazine notamment, deux produits industriels de fort tonnage.

En génie chimique, le système (air - NH₃ - eau) constitue un modèle très étudié de phases liquide-gaz, puisque l'ammoniac est un gaz très soluble dans l'eau, avec une solubilité de 89,9 g pour 100 g d'eau à 0 °C et seulement 7,4 g à 96 °C. Le gaz est soluble dans l'eau, sous forme de NH_{3 aqueux} faiblement dissocié en cations ammonium et anions hydroxyle, cette solution aqueuse est nommée ammoniaque^[26].

Physiologiquement, il joue un rôle majeur en agriculture ; c'est via l'ammoniac que l'azote est artificiellement incorporé par les plantes. Chez l'animal, il est impliqué dans l'élimination de l'azote du corps et la régulation du pH sanguin.

Sur terre, il est essentiellement piégé dans l'écorce terrestre (sels ammoniacaux minéraux tels que bicarbonates, nitrates, nitrites, chlorures, phosphates) ou dans la matière organique (charbon, tourbe, pétrole). En excès dans l'air, c'est un polluant acidifiant et eutrophisant de l'environnement. Après une amélioration de 1990 à 2011^[27], ses teneurs dans l'air, maintenant suivies par satellite, sont reparties à la hausse en Europe et en France, en raison essentiellement des pratiques agricoles plus industrielles (donnée 2016)^[28]. En ville et sur les axes de transport, il est issu du trafic routier pour 40 à 60 %^[29], mais à échelle du pays, en 2011, il provient à 94 % des émissions de NH₃^[30] d'origine agricole. L'élevage via les fumiers et lisiers en est la 1^re source^[31],[32]. Sa teneur dans l'air devrait être infime (hormis en présence d'excréments ou urines en décomposition, d'une fermentation par des micro-organismes en milieu confiné ou d'une putréfaction en milieu anaérobie).