Amoni Clorua (NH4Cl) là chất gì? Vì sao NH4Cl được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp?

NH4Cl là một loại muối tinh thể màu trắng, có tính axit nhẹ, không mùi và là chất điện li mạnh tan rất nhanh trong nước. Mặc dù có vẻ ngoài khá giống với muối ăn, nhưng amonia clorua lại có tính axit và có thể gây nguy hiểm nếu sử dụng sai mục đích. Để giúp bạn hiểu rõ hơn, KPTCHEM xin chia sẻ kiến thức tổng quát về muối NH4Cl trong bài viết sau đây!

Amoniac, hay còn gọi là khí NH3, là một chất khá quen thuộc trong đời sống và sản xuất. Dù không mấy dễ chịu bởi mùi khai đặc trưng, nhưng không thể phủ nhận vai trò quan trọng của amoniac trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Ở bài trước, chúng ta đã tìm hiểu về amoni hydroxit, hay dung dịch amoniac, một dạng tồn tại rất phổ biến của NH3, được ứng dụng rộng rãi từ sản xuất phân bón, bảo quản mủ cao su cho đến các sản phẩm tẩy rửa gia dụng.

Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một loại muối gắn liền mật thiết với khí hôi khai này, đó chính là amoni clorua, một hợp chất quen thuộc luôn âm thầm xuất hiện trong nhiều ứng dụng nhưng lại ít khi được chú ý.

NH4Cl là một hợp chất vô cơ thuộc nhóm muối amoni được tạo thành từ cation amoni (NH4+) và anion clorua (Cl−). Trong điều kiện thường, loại muối này tồn tại dưới dạng chất rắn màu trắng (tinh thể hoặc bột) và dễ tan trong nước. Nó còn được biết đến với tên gọi amoni clorua hay muối amoni, ngoài ra hiện tượng thu nhiệt khi hòa tan muối amoni vào nước khiến nước lạnh rõ rệt nên nó còn được gọi là muối lạnh.

Amoni clorua là một loại muối tinh thể màu trắng và tan rất tốt trong nước. Dung dịch amoni clorua có tính axit yếu. Ảnh: Kraft Chemical.

Ở góc độ cấu tạo, NH4Cl không tồn tại dưới dạng phân tử riêng rẽ mà tồn tại dưới dạng các ion. Trong đó, ion NH4+ có cấu trúc tứ diện đều, trong đó nguyên tử nitơ liên kết với bốn nguyên tử hiđro bằng các liên kết cộng hóa trị phân cực. Ngược lại, sự liên kết giữa ion NH4+ và ion Cl− lại là liên kết ion, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. Số oxi hóa của NH4Cl lần lượt là N: -3, H: +1 và Cl: -1.

Về bản chất, amoni clorua hình thành từ phản ứng giữa axit mạnh (HCl) và bazơ yếu (NH3), vì thế khi hòa tan trong nước tạo ra dung dịch mang tính axit nhẹ (pH khoảng 5 đến 6) làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ nhạt hoặc hồng. Dù độ axit không cao, NH4Cl được xếp vào nhóm là chất điện li mạnh nhờ khả năng phân li gần như hoàn toàn thành ion NH4+ và Cl− trong môi trường nước, không tạo kết tủa và giúp dung dịch dẫn điện tốt.

Trên thực tế, hợp chất NH4Cl có thể được điều chế theo nhiều cách khác nhau, tùy vào quy mô phòng thí nghiệm hay sản xuất công nghiệp, nhưng điểm chung là đều xoay quanh phản ứng giữa amoniac và axit clohidric. Ví dụ,

Trong phòng thí nghiệm,

Cách điều chế NH4Cl đơn giản và dễ quan sát nhất là cho khí NH3 tác dụng trực tiếp với khí HCl. Khi hai khí này gặp nhau, chúng phản ứng rất nhanh và tạo ra muối amoniac ở dạng bột mịn màu trắng lẫn trong không khí.

Một cách điều chế khác cũng rất quen thuộc trong phòng thí nghiệm là sử dụng phản ứng trung hòa axit-bazơ. Khi cho dung dịch amoniac (NH4OH) tiếp xúc với dung dịch axit clohydric (HCl) theo tỉ lệ thích hợp, phản ứng diễn ra nhẹ nhàng tạo thành dung dịch muối amoni clorua. Quá trình này không tạo kết tủa ngay, vì vậy bước tiếp theo là cô cạn dung dịch bằng cách đun nóng nhẹ để nước bay hơi và thu được muối kết tinh. Phương pháp này dễ kiểm soát, an toàn hơn so với việc thao tác trực tiếp với khí, nên thường được sử dụng trong thực hành hóa học cơ bản.

Còn ở quy mô công nghiệp,

Amoni clorua không còn được điều chế theo quy mô nhỏ như trong phòng thí nghiệm mà gắn liền với các quy trình sản xuất hóa chất cơ bản, đặc biệt là ngành công nghiệp amoniac và soda. Phổ biến nhất là phương pháp cho amoniac phản ứng trực tiếp với axit clohydric trong các thiết bị phản ứng kín. Amoniac có thể ở dạng khí hoặc dung dịch, còn HCl thường thu được như một sản phẩm phụ từ các quá trình clo hóa. Khi hai chất này tiếp xúc có kiểm soát, phản ứng xảy ra nhanh và tạo ra amoni clorua, sau đó được hòa tan trong nước hoặc thu dưới dạng rắn tùy theo mục đích sử dụng.

Ngoài ra, amoni clorua cũng có thể là sản phẩm phụ được tạo ra từ quy trình Solvay trong sản xuất natri cacbonat (soda). Trong quy trình này, dung dịch amoniac, natri clorua, nước và khí cacbon dioxit phản ứng với nhau, tạo ra natri hiđrocacbonat (NaHCO3) kết tủa và NH4Cl tan trong dung dịch. Thay vì thải bỏ, phần dung dịch chứa amoni clorua sau đó được xử lý tiếp để thu hồi NH4Cl. Phần tinh thể muối amoni clorua thu hồi được tách ra, sấy khô và phân loại theo kích thước hạt, đáp ứng các yêu cầu khác nhau cho từng lĩnh vực sử dụng như sản xuất phân bón, sản xuất pin khô, dược phẩm, dệt nhuộm và công nghiệp hóa chất,… Cách này vừa tận dụng phụ phẩm vừa nâng cao hiệu quả kinh tế của dây chuyền sản xuất.

Với những tính chất hóa học đặc trưng như dễ tan trong nước, điện li mạnh và có tính axit nhẹ, dễ hiểu vì sao loại muối vô cơ này trở nên quen thuộc không chỉ trong phòng thí nghiệm mà còn được dùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất.

Muối amoniac được sử dụng rất rộng rãi từ các phòng thí nghiệm, sản xuất công nghiệp,… đến trong trồng trọt. Ảnh: Hans Chemical.

Trong phòng thí nghiệm

NH4Cl là một hóa chất cơ bản thường được dùng để điều chế khí NH3 bằng cách cho tác dụng với bazơ mạnh như NaOH hoặc Ca(OH)2. Ngoài ra, hai sản phẩm thuộc nhà amoniac là NH4Cl và NH4OH lại có mối liên quan mật thiết, thường được dùng cùng nhau để tạo ra dung dịch đệm amoni giúp ổn định pH, đặc biệt hữu ích trong các thí nghiệm phân tích định tính ion kim loại, nơi chỉ cần thay đổi pH một chút cũng có thể làm xuất hiện hoặc biến mất kết tủa.

Trong công nghiệp

Muối amoni clorua được đánh giá cao và tham gia vào nhiều quy trình sản xuất khác nhau, từ ngành năng lượng, luyện kim cho đến dệt nhuộm và xử lý bề mặt. Một trong những ứng dụng tiêu biểu là trong sản xuất pin khô, đặc biệt là pin kẽm than. Theo đó, NH4Cl đóng vai trò chất điện li, tạo môi trường cho các ion di chuyển giữa hai điện cực giúp duy trì dòng điện. Nhờ đặc tính dễ phân li và dẫn điện tốt trong dung dịch, amoni clorua giúp pin hoạt động ổn định trong thời gian dài với cấu tạo tương đối đơn giản.

Trong luyện kim và gia công kim loại, amoni clorua được sử dụng phổ biến như một chất trợ hàn. Khi được đun nóng, NH4Cl có khả năng phản ứng với các lớp oxit kim loại bám trên bề mặt, làm sạch bề mặt kim loại trước khi hàn. Nhờ đó, kim loại nóng chảy dễ liên kết hơn, mối hàn bền, đều và ít lỗi. Ứng dụng này đặc biệt quan trọng trong hàn thiếc, mạ kim loại… Trong một số quy trình xử lý bề mặt và làm sạch công nghiệp, amoni clorua cũng được dùng để loại bỏ cặn oxit và tạp chất vô cơ. Nhờ khả năng tan tốt và phản ứng có kiểm soát, NH4Cl giúp cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm trước khi đưa sang các công đoạn tiếp theo như mạ, sơn hoặc phủ bảo vệ.

Với ngành dệt nhuộm, amoni clorua được dùng để điều chỉnh môi trường hóa học của dung dịch nhuộm. Tính axit nhẹ của NH4Cl giúp ổn định pH, từ đó cải thiện khả năng bám màu của thuốc nhuộm lên sợi vải. Việc kiểm soát pH bằng amoni clorua giúp màu nhuộm đồng đều hơn và giảm hiện tượng loang màu trong quá trình sản xuất.

Ngoài ra, NH4Cl còn được ứng dụng trong công nghiệp hóa chất như một nguyên liệu trung gian để tổng hợp các hợp chất amoni khác. Nhờ nguồn ion NH4+ ổn định, amoni clorua được sử dụng trong nhiều phản ứng trao đổi ion và phản ứng điều chế muối, phục vụ cho các dây chuyền sản xuất hóa chất cơ bản.

Và nhiều lĩnh vực khác

• Trong nông nghiệp: NH4Cl từng được sử dụng như một nguồn cung cấp nitơ cho cây trồng, nhờ ion NH4+ là dạng đạm cây có thể hấp thụ trực tiếp. Dù hiện nay không còn phổ biến do nguy cơ làm đất chua, muối amoniac vẫn có mặt trong một số công thức phân bón phối trộn, nơi liều lượng được kiểm soát để tận dụng ưu điểm mà hạn chế tác động bất lợi.
• Trong y tế: được biết đến với vai trò hỗ trợ hơn là điều trị chính. Trước đây, nó từng được dùng làm thuốc long đờm và trong một số trường hợp đặc biệt để điều chỉnh cân bằng axit bazơ của cơ thể. Ngoài ra, NH4Cl còn xuất hiện như tá dược trong một số chế phẩm, giúp điều chỉnh pH và ổn định dung dịch thuốc, với điều kiện sử dụng phải tuân thủ nghiêm ngặt chỉ định chuyên môn.
• Trong thực phẩm: được sử dụng như một phụ gia mang tính đặc thù, chủ yếu dùng để tạo vị đặc trưng hoặc điều chỉnh pH trong những sản phẩm rất cụ thể. Ứng dụng nổi bật nhất là trong các loại kẹo truyền thống ở một số quốc gia, nơi loại muối này tạo nên vị mặn cay nhẹ khó nhầm lẫn. Tuy nhiên, hàm lượng sử dụng luôn được giới hạn chặt chẽ nhằm đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.
• Trong mỹ phẩm: vai trò của amoni clorua thể hiện rõ ở khả năng điều chỉnh độ axit và ổn định công thức, giúp duy trì pH phù hợp cho da, hỗ trợ các thành phần khác hoạt động hiệu quả hơn, đồng thời đảm bảo sản phẩm giữ được tính ổn định trong quá trình bảo quản và sử dụng.
• Cuối cùng, trong các sản phẩm tẩy rửa gia dụng như: dầu gội, thuốc nhuộm tóc, thuốc tẩy tóc, sữa tắm, sữa rửa mặt, dầu xả, nước rửa tay, nước rửa chén,… amoni clorua góp phần nâng cao hiệu quả làm sạch nhờ khả năng tạo môi trường axit nhẹ hỗ trợ loại bỏ cặn bẩn vô cơ, cặn khoáng và một số oxit kim loại nhẹ trên bề mặt. Bên cạnh đó, nó còn giúp ổn định hoạt động của các chất làm sạch, từ đó duy trì hiệu quả sử dụng lâu dài cho sản phẩm.

Dù NH4Cl không thuộc nhóm cực độc, nhưng điều đó không có nghĩa là hoàn toàn không có rủi ro, việc tiếp xúc hoặc sử dụng hợp chất này sai cách vẫn có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và môi trường xung quanh.

Nhiều trường hợp ghi nhận gặp tình trạng kích ứng mắt, khó thở, ho, buồn nôn và đau đầu khi tiếp xúc với amoni clorua. Vì thế, khi sử dụng hợp chất này trong bất cứ mục đích gì, hãy đảm bảo tuân thủ đúng các nguyên tắc an toàn quan trọng như:

1. Cần hạn chế tối đa việc hít phải bụi amoni clorua khi sử dụng. Dạng bột mịn của NH4Cl dễ phát tán trong không khí, khi hít vào có thể gây kích ứng mũi, họng và đường hô hấp. Vì vậy, nên thực hiện ở nơi thông thoáng, tốt nhất là trong tủ hút hoặc khu vực có hệ thống thông gió. Việc đeo khẩu trang, găng tay và kính bảo hộ giúp giảm đáng kể nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với da và mắt.

2. Khi tiếp xúc với da hoặc mắt có thể gây kích ứng nhẹ đến vừa, đặc biệt với người có làn da nhạy cảm. Nếu hóa chất dính vào da, cần rửa ngay bằng nhiều nước sạch. Trong trường hợp bắn vào mắt, phải rửa mắt liên tục bằng nước trong ít nhất vài phút và tìm đến cơ sở y tế nếu cảm giác khó chịu không giảm. Tuyệt đối không dụi mắt hay cố trung hòa bằng các hóa chất khác khi chưa có hướng dẫn chuyên môn.

3. Trong quá trình đun nóng hoặc phản ứng hóa học, cần đặc biệt cẩn trọng. Khi đun nóng amoni clorua có thể giải phóng khí amoniac cùng khí hydro clorua, đều là những khí gây kích ứng mạnh cho mắt và đường hô hấp. Do đó, mọi thí nghiệm có liên quan đến nhiệt độ cao hoặc phản ứng với bazơ mạnh đều phải thực hiện trong điều kiện kiểm soát tốt, tránh không gian kín và có người giám sát.

4. Tuyệt đối không trộn amoni clorua với thuốc tẩy (ví dụ nước javen) vì đây là một phản ứng nguy hiểm có thể tạo ra khí cloramin độc hại, gây kích ứng mắt, mũi, họng và phổi, thậm chí có thể nguy hiểm nếu hít phải trong thời gian dài.

5. Cuối cùng, khi xử lý chất thải chứa amoni clorua, không nên đổ trực tiếp với lượng lớn ra môi trường. Dung dịch hoặc chất thải cần được xử lý theo quy định an toàn hóa chất, nhằm tránh gây ô nhiễm nguồn nước và đất.

NH4Cl không phải là hóa chất cực độc, nhưng cũng được biết đến là chất gây ăn mòn và kích thích cho mắt nghiêm trọng, nếu nuốt phải có thể gây ngộ độc cấp tính. Vì vậy, khi tiếp xúc cần mang đầy đủ đồ bảo hộ: găng tay, kính, mũ,… và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn hóa chất. Ảnh: School Work Helper.

Cách bảo quản

• Muối amoniac nên được đựng trong bao bì kín, tốt nhất là chai hoặc can nhựa chuyên dụng cho hóa chất, hoặc lọ thủy tinh có nắp vặn chặt. NH4Cl có tính hút ẩm nhẹ, nếu để hở lâu trong không khí ẩm sẽ dễ bị vón cục, ảnh hưởng đến độ tinh khiết và khả năng sử dụng. Vì vậy, sau mỗi lần lấy hóa chất, cần đóng kín nắp ngay, tránh để tiếp xúc lâu với không khí.
• Môi trường bảo quản cần khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và tránh nguồn nhiệt. Nhiệt độ cao không làm muối tự phân hủy ngay, nhưng về lâu dài có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của nó, đặc biệt khi bảo quản với số lượng lớn. Khu vực lưu trữ cũng nên có thông gió tốt để phòng trường hợp phát tán bụi hoặc mùi khó chịu.
• Tránh bảo quản NH4Cl chung với các hóa chất có tính oxi hóa mạnh, điển hình như nước Javen hoặc các hợp chất chứa clo hoạt tính. Việc để các hóa chất này gần nhau làm tăng nguy cơ nhầm lẫn khi sử dụng, dẫn đến phản ứng không mong muốn và có thể sinh ra khí độc. Ngoài ra, cũng không nên để amoni clorua cạnh các bazơ mạnh để tránh rủi ro trong quá trình thao tác.
• Vật chứa hóa chất phải có nhãn mác và được ghi rõ ràng, bao gồm tên hóa chất, công thức và các cảnh báo cơ bản. Điều này đặc biệt quan trọng vì amoni clorua có dạng bột trắng, rất dễ bị nhầm với các muối vô cơ khác nếu không ghi chú cẩn thận.
• Nếu amoni clorua đã bị ẩm, đổi màu hoặc lẫn tạp chất, không nên tiếp tục sử dụng cho các mục đích yêu cầu độ tinh khiết cao. Trong trường hợp cần thải bỏ, phải xử lý theo quy định về chất thải hóa học, không đổ trực tiếp lượng lớn ra môi trường.

Nếu không phải là người có chuyên môn, chắc hẳn bạn sẽ rất ngạc nhiên khi biết được loại khí amoniac khó chịu kia lại có thể có nhiều dạng khác nhau để phục vụ cho sản xuất hiện đại. Đó cũng chính là sự vi diệu mà ngành công nghiệp hóa học mang lại. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về hóa chất, đừng ngại liên hệ ngay với chúng tôi! KPTCHEM là nhà cung cấp hóa chất uy tín và chất lượng hàng đầu tại Việt Nam luôn sẵn sàng phục vụ bạn 24/7.