Amoniac là gì? Tính chất hóa học và ứng dụng của khí amoniac trong đời sống

Có những mùi hương chỉ thoáng qua đã khiến người ta phải nhíu mày, có những cái tên nghe qua tưởng chừng xa lạ nhưng lại gắn bó mật thiết với đời sống hằng ngày hơn ta tưởng. Và Amoniac là một trong số đó. Không nổi bật như vàng hay sắt, cũng không bí hiểm như những nguyên tố phóng xạ, không ồn ào, không hào nhoáng, nó lặng lẽ hiện diện và để lại dấu ấn theo cách riêng - đôi khi chỉ là một làn khí có mùi khai thoảng qua, hay âm thầm góp mặt trong các sản phẩm gia dụng quen thuộc. Chúng ta có thể từng ngửi thấy nó, nhưng chưa từng thực sự hiểu rõ về bản chất của nó. Trong bài viết này, hãy cùng KPTCHEM tìm hiểu rõ hơn về những tính chất nổi bật và công dụng đa dạng của chất khí này nhé!

Nói đến amoniac chúng ta sẽ hình dung ngay đến một chất khí quen thuộc với mùi hôi khai đặc trưng, một thứ "đặc sản" quen thuộc của những nhà vệ sinh công cộng. Song, tưởng chừng như chỉ mang đến sự khó chịu, trên thực tế amoniac lại giữ vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp từ nông nghiệp, sản xuất hóa chất hay xử lý môi trường.

Amoniac là gì?

Amoniac là một hợp chất vô cơ có công thức phân tử NH3, được cấu tạo từ một nguyên tử nitơ liên kết với ba nguyên tử hydro. Trong đời sống, nó thường được gọi với cái tên quen thuộc “a-mô-ni-ắc”. Ở điều kiện thường, nó tồn tại dưới dạng khí không màu, có mùi hăng khá khó chịu và dễ gây ngạt nếu hít phải với nồng độ cao. Khi ở dạng nguyên chất, nó được gọi là amoniac khan, đặc trưng bởi tính hút ẩm mạnh, dễ dàng hấp thụ hơi nước từ không khí.

Về tính chất vật lý, NH3 có điểm nóng chảy -77,73°C và điểm sôi -33,34°C, điều đó lý giải vì sao nó dễ dàng được hóa lỏng chỉ bằng cách nén ở áp suất thích hợp. Bên cạnh đó, hợp chất này cũng nhẹ hơn không khí với khối lượng riêng khoảng 0,6813 g/l ở điều kiện tiêu chuẩn, và có tính hút ẩm mạnh nên dễ dàng hấp thụ hơi nước từ môi trường.

Về mặt hóa học, nó có tính kiềm rõ rệt khi làm giấy quỳ tím ẩm chuyển sang xanh và khiến dung dịch phenolphthalein đổi màu sang hồng. Amoniac tan tốt trong nước, tạo thành dung dịch amoni hydroxit (NH₄OH), một chất có thể gây kích ứng mạnh và thậm chí gây bỏng da khi tiếp xúc trực tiếp. Ngoài ra, khí này cũng được hóa lỏng bằng cách nén dưới áp suất cao nhằm phục vụ cho nhiều ứng dụng trong công nghiệp.

Trong tự nhiên, NH3 không tồn tại đơn lẻ mà là mắt xích quan trọng trong chu trình nitơ. Nó được tạo thành từ quá trình phân hủy chất hữu cơ do vi khuẩn đảm nhận và hiện diện ở nhiều môi trường khác nhau. Trong khí quyển, hàm lượng chỉ ở mức rất nhỏ, khoảng 0,0002%, chủ yếu bắt nguồn từ sự phân rã xác động, thực vật hay chất thải động vật. Ở những khu vực có hoạt động núi lửa, người ta còn ghi nhận sự xuất hiện của các muối amoni như clorua và sunfat, thoát ra cùng với khí và tro phun trào. Đại dương cũng là một nguồn phát sinh đáng kể, khi các quá trình phân hủy sinh học dưới nước liên tục giải phóng hợp chất chứa nitơ này vào môi trường. Trên đất liền, nó tồn tại dưới dạng ion amoni, trở thành một phần tất yếu của đất và được vi khuẩn chuyển hóa thành nguồn dưỡng chất quan trọng cho cây trồng. Ngay trong cơ thể con người và động vật, hợp chất khí ấy lại đóng vai trò nguyên liệu trung gian để tổng hợp axit amin và nucleotide, nhưng khi tích tụ quá mức sẽ trở thành độc chất, gây rối loạn hệ thần kinh. Để tự bảo vệ, cơ thể nhanh chóng biến đổi nó thành ure và đào thải qua nước tiểu, đồng thời tạo nên mùi khai đặc trưng mà chúng ta thường gặp.

Ảnh hưởng của khí amoniac đến môi trường và con người

Trong đời sống hằng ngày, con người thường tiếp xúc với loại khí này qua đường hô hấp, bởi nó vốn tồn tại tự nhiên trong môi trường và còn hiện diện trong nhiều sản phẩm tẩy rửa gia dụng. Tuy nhiên, nguồn phát thải lớn nhất lại đến từ hoạt động nông nghiệp, đặc biệt là chăn nuôi quy mô lớn và việc sử dụng phân bón chứa nitơ dạng amoni. Ngoài ra, công nghiệp sản xuất hóa chất, khí thải từ phương tiện giao thông hay sự bay hơi từ đất và đại dương cũng góp phần bổ sung thêm vào bầu khí quyển. Vấn đề nằm ở chỗ, hợp chất này không chỉ đơn thuần là một chất khí mà còn tham gia mạnh mẽ vào quá trình hình thành bụi mịn thứ cấp, làm giảm tầm nhìn và gây lắng đọng nitơ xuống các hệ sinh thái nhạy cảm, từ đó tác động tiêu cực đến môi trường tự nhiên và sức khỏe con người.

Vật nuôi và cây trồng chết do rò rỉ khí độc NH3 ở huyện Bình Chánh vào năm 2017. Ảnh: Internet.

Đối với môi trường

Nhiều nghiên cứu trong vài thập kỷ qua đã ghi nhận sự gia tăng đáng kể lượng khí thải chứa hợp chất này trên phạm vi toàn cầu. Một ví dụ điển hình là công trình của tác giả SV Krupa đăng trên Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (NIH), tập trung vào tác động của nó đối với thảm thực vật trên cạn. Kết quả cho thấy việc tiếp xúc trực tiếp, đặc biệt tại những khu vực gần trồng trọt và chăn nuôi, có thể gây tổn thương lá. Phần lớn khí thải được lắng đọng nhanh trong phạm vi khoảng 4-5 km tính từ nguồn phát sinh, và những tác động tiêu cực xuất hiện khi tốc độ hấp thụ qua lá vượt quá khả năng giải độc tự nhiên của cây.

Không chỉ làm hư hại bề mặt lá, lượng khí dư thừa còn gây ảnh hưởng sâu hơn đến thực vật bậc cao, làm thay đổi quá trình sinh trưởng, giảm năng suất, biến đổi thành phần dinh dưỡng trong mô, đồng thời làm suy yếu khả năng chịu hạn, chống rét và phản ứng phòng vệ với sâu bệnh. Về mặt nông nghiệp, việc bổ sung nitơ vào đất dưới dạng amoni hoặc amoni ion (NH4⁺) có thể dẫn đến sự hình thành nitrat (NO3^-) và khí nhà kính mạnh (NO2). Sự rò rỉ nitrat xuống tầng nước ngầm hoặc trôi ra sông hồ cũng góp phần gây ô nhiễm nghiêm trọng.

Tổng thể, sự gia tăng phát thải không kiểm soát đã và đang tạo ra chuỗi hệ lụy từ sự suy thoái thảm thực vật, ô nhiễm đất và nguồn nước, cho tới ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng và biến đổi khí hậu toàn cầu.

Đối với con người

Khí amoniac khan nhẹ hơn không khí nên thường nhanh chóng bay lên và khuếch tán. Tuy nhiên, trong điều kiện ẩm ướt (như ở những khu vực có độ ẩm tương đối cao), nó có thể ngưng tụ thành hơi nặng hơn không khí và lan sát mặt đất, khiến con người dễ bị phơi nhiễm. Khi tiếp xúc với độ ẩm có sẵn trên da, mắt, niêm mạc miệng hay đường hô hấp, hợp chất này phản ứng gần như ngay lập tức tạo thành dung dịch amoni hydroxit có khả năng phá hủy lipid của màng tế bào (hiện tượng xà phòng hóa). Hậu quả là cấu trúc tế bào bị phá vỡ, kèm theo phản ứng viêm gây hoại tử mô và tổn thương nghiêm trọng hơn.

Khi hít phải hơi amoniac ở nồng độ thấp có thể gây khó chịu với các triệu chứng như đau đầu, mệt mỏi, giảm khả năng tập trung. Nếu tiếp xúc lâu dài hoặc ở mức cao hơn, khí này có thể gây bỏng niêm mạc mũi, họng và đường hô hấp, dẫn đến phù phế quản, tổn thương phế nang và thậm chí suy hô hấp cấp. Những biểu hiện thường gặp gồm ho liên tục, tức ngực, khó thở, tim đập nhanh, mạch yếu, kèm theo buồn nôn, đau bụng co thắt, đau đầu, chóng mặt và trong trường hợp nặng có thể gây suy giảm vận động hoặc đột quỵ. Đáng lưu ý là trẻ em thường nhạy cảm hơn người lớn, nên cùng một nồng độ tiếp xúc có thể gây hậu quả nghiêm trọng hơn.

Không chỉ qua đường hô hấp, tiếp xúc trực tiếp với da hoặc mắt cũng rất nguy hiểm. Ở mức độ nhẹ, nó gây kích ứng nhanh chóng; nhưng với nồng độ cao, hậu quả có thể là bỏng nặng, hoại tử mô và tổn thương mắt vĩnh viễn, thậm chí mù lòa. Khi tiếp xúc với dung dịch amoniac đậm đặc, như trong các sản phẩm tẩy rửa công nghiệp, nguy cơ ăn mòn mô càng lớn. Ở dạng khí NH3 hóa lỏng, tiếp xúc trực tiếp còn có thể gây bỏng lạnh do hiện tượng tê cóng.

Ứng dụng của amoniac trong đời sống

Theo IEA, có thể NH3 có những tác động tiêu cực gây ảnh hưởng nhất định đến môi trường và sức khỏe của con người, song, nó lại đóng góp không thể thiếu cho ngành nông nghiệp và công nghiệp. Hiện nay trên thế giới, amoniac là chất được sản xuất nhiều thứ hai về số lượng chỉ sau axit sunfuric. Nếu như Ammoniac nguyên chất là một hóa chất phổ biến được dùng trong phòng thí nghiệm thì ở nồng độ khác, NH3 là hóa chất cơ bản quan trọng nhất trong quá trình sản xuất các sản phẩm mà chúng ta sử dụng hàng ngày, có thể kể đến như:

Dùng trong ngành nông nghiệp

Khoảng 90% tổng lượng NH3 sản xuất được sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp vì hợp chất chứa nitơ này đóng vai trò cực kỳ quan trọng bởi nó là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất phân bón. Thông qua quá trình Haber-Bosch, khí amoniac được tổng hợp và chuyển đổi thành các dạng muối như amoni nitrat, amoni sunfat hay urê dùng làm phân bón phổ biến giúp bổ sung nitơ cho đất, từ đó cải thiện năng suất cây trồng và nâng cao chất lượng nông sản. Không chỉ dừng lại ở phân bón hóa học, dung dịch amoniac còn được sử dụng trực tiếp trong một số trường hợp để xử lý đất, vừa cung cấp dưỡng chất, vừa hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh.

Ngoài vai trò dinh dưỡng, hợp chất này còn tham gia gián tiếp vào việc kiểm soát sâu bệnh. Một số dẫn xuất của nó được dùng làm thuốc bảo vệ thực vật hoặc chất phụ gia trong quy trình xử lý sau thu hoạch, góp phần bảo quản nông sản lâu hơn. Đặc biệt, nhờ khả năng dễ bay hơi và thẩm thấu, nó có thể được ứng dụng trong khử trùng đất trước khi gieo trồng, tạo môi trường thuận lợi cho cây con phát triển. Tuy nhiên, việc sử dụng cần được kiểm soát chặt chẽ về nồng độ và cách thức, bởi nếu dư thừa, khí này không chỉ gây hại cho cây mà còn làm ô nhiễm nguồn nước và không khí xung quanh.

Phân bón amoni là nguồn cung cấp dinh dưỡng quý giá cho nhiều loại cây trồng. Ảnh: Google Images.

Trong công nghiệp

Hợp chất giàu nitơ này được xem như một nguyên liệu đa năng, góp mặt trong rất nhiều quy trình sản xuất. Chính sự đa dạng trong ứng dụng đã khiến amoniac trở thành một trong những nguyên liệu nền tảng của ngành công nghiệp hiện đại. Trong vai trò cơ bản nhất, nó được sử dụng làm chất ổn định, chất trung hòa hoặc làm nguồn cung cấp nitơ cho nhiều phản ứng hóa học, phục vụ các ngành xử lý nước thải, chế tạo da, cao su, giấy cũng như trong chế biến thực phẩm và đồ uống. Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, khí a-mô-ni-ắc được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nhằm loại bỏ các loại khí NOx và SOx là những thành phần độc hại sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, góp phần giảm thiểu ô nhiễm không khí.

Ngoài ra, một ứng dụng nổi bật khác là trong công nghệ làm lạnh. Nhờ đặc tính dễ hóa lỏng và bay hơi mà loại khí có mùi hăng này được dùng trong kho lạnh và các hệ thống điều hòa công nghiệp, mang lại hiệu quả cao với chi phí thấp. Ngoài ra, nó còn hiện diện trong ngành dược phẩm với vai trò trung gian tổng hợp, trong sản xuất mỹ phẩm và in ấn nhờ tính kiềm và khả năng điều chỉnh pH. Thậm chí trong công nghệ sinh học, hợp chất NH3 còn được tận dụng trong một số quá trình lên men, hỗ trợ vi sinh vật phát triển và tạo ra sản phẩm mong muốn.

Trong các sản phẩm gia dụng:

Không chỉ dừng lại ở lĩnh vực công nghiệp hay nông nghiệp, amoniac từ lâu đã "góp mặt" trong nhiều gia đình khi là thành phần chính trong nhiều sản phẩm gia dụng quen thuộc. Đơn cử như trong các loại dung dịch tẩy rửa kính, chất lau sàn hay nước vệ sinh bếp, nó thường được thêm vào để làm tăng khả năng hòa tan dầu mỡ và bụi bẩn hiệu quả mà không để lại vệt bám sau khi lau. Một số sản phẩm tẩy rửa đa năng cũng tận dụng tính kiềm mạnh của nó để làm sạch vết ố cứng đầu, đặc biệt là vết bẩn có nguồn gốc hữu cơ như mồ hôi, dầu mỡ hay vết bùn.

Ngoài ra, dung dịch chứa nồng độ thấp của hợp chất này còn được sử dụng trong việc giặt giũ, giúp làm sáng vải và khử mùi quần áo. Một số loại thuốc nhuộm tóc cũng chứa thành phần dẫn xuất từ NH3 để mở biểu bì tóc, tạo điều kiện cho màu nhuộm bám tốt hơn. Tuy nhiên, dù ứng dụng rộng rãi và mang lại nhiều tiện lợi, việc sử dụng sản phẩm chứa amoniac trong gia đình cần hết sức cẩn trọng: tránh hít trực tiếp hơi, hạn chế tiếp xúc da và mắt, đồng thời luôn bảo quản ở nơi thoáng mát, tránh xa tầm tay trẻ nhỏ.

Các ứng dụng khác:

• Làm vật liệu sản xuất chất chống vi khuẩn, chất khử trùng,… và sản xuất một số hợp chất như axit nitric, hydro xyanua, amoni cacbonat, phenol, ure, axit amin,...
• Dùng trong các hoạt động xử lý kim loại như thấm cacbon, thấm nitơ, hàn bằng lò, ủ sáng, hàn hydro nguyên tử,…
• Trong ngành dầu khí, amoniac được sử dụng để cân bằng các thành phần axit của dầu ở dạng thô. Đồng thời, giữ cho thiết bị không bị ăn mòn. Ngoài ra, NH3 còn được sử dụng trong ngành khai thác mỏ để chiết xuất một số kim loại.

Những lưu ý khi vận chuyển và bảo quản NH3

• Amoniac trong công nghiệp thường được vận chuyển dưới dạng chất lỏng nén, chứa trong các bình thép chuyên dụng. Khi bảo quản và di chuyển, cần tuyệt đối tránh để các bình tiếp xúc với nhiệt độ cao, bởi áp suất tăng đột ngột có thể gây nổ. Việc vận chuyển cũng không được đi kèm người hoặc các vật liệu dễ cháy để hạn chế rủi ro.
• Các bình chứa nên được xếp thẳng đứng thành một lượt, có đệm lót giữa các bình nhằm tránh va chạm. Trong quá trình bốc xếp, cần thao tác nhẹ nhàng, không để bình rơi hoặc va đập mạnh, và tuyệt đối không đặt tại những vị trí nóng bức, kín khí.
• Để đảm bảo an toàn, NH3 thường được lưu trữ trong bồn lỏng hoặc bình chứa có ghi nhãn rõ ràng, chỉ nạp tối đa 80% dung tích để chừa chỗ giãn nở. Kho chứa amoniac cần đặt tại nơi khô ráo, thoáng mát, tách biệt với các khu vực có nguy cơ cháy nổ, đồng thời phải thông gió tốt. Cũng cần lưu ý tránh xa nguồn nhiệt, độ ẩm và những hóa chất có khả năng phản ứng tương khắc, bởi chỉ một sơ suất nhỏ cũng có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.

Làm gì khi tiếp xúc với amoniac?

Khi phát hiện rò rỉ NH3, hãy nhanh chóng mang khẩu trang và nhanh chóng di chuyển đến nơi thoáng khí. Nếu tiếp xúc, có thể cắt bỏ áo quần nơi tiếp xúc thay vì cởi chúng ra bằng cách thông thường để tránh hóa chất lan rộng lên cơ thể. Điều quan trọng là phải rửa sạch hóa chất bám trên cơ thể bằng nước sạch càng nhanh càng tốt, và lưu ý:

• Rửa kính mắt bằng xà phòng và nước trước khi đeo. Nếu đang dùng kính áp tròng, hãy tháo và vứt bỏ chúng.
• Chỉ nên sử dụng nước sạch để loại bỏ hóa chất ammonia bám trên da, tuyệt đối không sử dụng các loại nước rửa tay hoặc chất tẩy rửa thông thường.
• Nếu nuốt phải, hãy súc miệng với nước sạch nhiều lần, sau đó uống 1-2 cốc sữa.
• Nếu cần, hãy tìm kiếm sự chăm sóc y tế ngay lập tức.

Nhìn chung, mặc dù không có thuốc đặc trị ngộ độc amoniac nhưng hầu hết các nạn nhân đều bình phục nên bạn không cần quá lo lắng. Ngoại trừ một vài trường hợp bị nhiễm độc nặng với các dấu hiệu như ho dữ dội hoặc bỏng cổ họng phải cần được chăm sóc tại bệnh viện.

Amoniac cần được vận chuyển bằng xe bồn chuyên dụng để đảm bảo an toàn, tránh bị rò rỉ gây ô nhiễm môi trường. Ảnh: KPTCHEM.

Như vậy, chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu về hợp chất Amoniac. KPTCHEM hy vọng bạn sẽ tìm được những thông tin thú vị và hữu ích qua bài viết này. Ngoài ra, nếu bạn đang tìm nhà cung cấp hóa chất NH3 uy tín thì hãy liên hệ ngay cho chúng tôi qua số Hotline để được chuyên viên tư vấn nhanh chóng. Đừng quên theo dõi website www.kptchem.com để biết thêm về các hóa chất ứng dụng khác ngay nhé!