AMMONIAC

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Propriétés physiques

L'ammoniac est un gaz incolore, d'odeur vive, à saveur caustique, irritant les muqueuses. Ses caractéristiques physiques essentielles sont indiquées dans le tableau. Elles sont comme celles de l'eau, anormales si on les compare à celles des autres hydrures volatils (phosphine, arsine, stibine). Les températures de fusion et d'ébullition sont plus élevées ; sa chaleur d'évaporation anormalement élevée permet, compte tenu de sa basse température d'ébullition, d'utiliser l'ammoniac comme frigorigène.

Ammoniac : propriétés physiques

Tableau : Ammoniac : propriétés physiques

Propriétés physiques de l'ammoniac. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Ces anomalies s'expliquent par l'existence de liaisons hydrogène entre les atomes d'hydrogène d'une molécule et les atomes d'azote de molécules différentes.

On a élaboré une chimie acidobasique de l'ammoniac liquide calquée sur celle de l'eau.

Grâce à sa constante diélectrique très élevée, l'ammoniac liquide constitue, en effet, comme l'eau, un solvant ionisant pour les électrolytes, compte tenu de sa très faible conductibilité électrique, due à une auto-ionisation peu importante :

caractérisée par une constance de dissociation à 40 0C :

Tous les sels d'ammonium se dissolvent facilement dans l'ammoniac liquide ainsi que la plupart des sels métalliques correspondant à un anion monovalent (nitrates, nitrites, cyanures, halogénures, etc.) ; au contraire, lorsque l'anion porte plusieurs charges, le sel est généralement insoluble (sulfates, carbonates, phosphates, oxalates, sulfures...). Les oxydes et hydroxydes métalliques sont insolubles.

La comparaison avec l'auto-ionisation de l'eau pure est immédiate et on considérera respectivement, comme acides et comme bases, des produits qui, au sein de l'ammoniac, libéreront respectivement NH4+ et NH2 au lieu de H+ et OH.

Dans l'ammoniac liquide, les sels d'ammonium possèdent donc une fonction acide ; il en est de même de tous les composés se comportant comme des acides en milieu aqueux, car la libération de protons est équivalente à la libération d'ions ammonium par réaction sur le solvant :

les bases sont les amidures métalliques.

La neutralisation d'un acide par une base provoque aussi la formation d'un sel, avec libération d'une ou de plusieurs molécules de solvant :

L'équivalence des deux systèmes acide-base est totale. Dans le cas de l'eau, on passe d'un hydroxyde à un oxyde par perte d'une molécule d'eau ; dans le cas de l'ammoniac, on passe d'un amidure à un nitrure par perte d'ammoniac :

Comme les hydroxydes de zinc et d'aluminium, les amidures correspondants, ainsi que ceux des métaux alcalins et alcalino-terreux, ceux du plomb, de l'étain, du magnésium présentent un caractère amphotère et la base précipitée au cours d'une réaction se redissout dans un excès de réactif :

L'action des sels d'ammonium sur les métaux dans l'ammoniac liquide est semblable à celle des acides en phase aqueuse : on obtient un sel du métal attaqué et un dégagement d'hydrogène :

Les métaux dont l'hydroxyde a un caractère amphotère sont attaqués par les bases, également avec dégagement d'hydrogène :

Des réactions plus complexes, comme l'hydrolyse, avec précipitation de sels basiques, trouvent aussi leur équivalent dans l'ammoniac liquide par réaction d'ammoniolyse :

Cela montre bien, comme le pensait le chimiste américain E. C. Franklin dès 1912, que l'eau ne constitue qu'un solvant parmi les autres, et que tout liquide auto-ionisé devait permettre de définir une chimie acido-basique particulière. Ajoutons que l'ammoniac liquide dissout aisément les métaux alcalins et alcalino-terreux et que les solutions ainsi obtenues présentent des propriétés caractéristiques.

Soulignons enfin que l'ammoniac liquide possède une grande affinité pour l'eau et qu'on a pu l'utiliser comme déshydratant basique, notamment pour éliminer l'eau la moins liée des gels de silice et d'alumine, en montrant ainsi que H2SiO3 et H2Si2O5 constituent des individus chimiques.

Le gaz ammoniac se dissout très aisément dans l'eau avec dégagement de chaleur, en donnant de l'ammoniaque.

Sa très grande solubilité dans l'eau (1 176 l.l—1 à 0 0C ; 702 l.l—1 à 20 0C) traduit une grande affinité mutuelle de ces deux composés, qui s'explique en partie par leur caractère fortement polaire. [...]

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Ammoniac : propriétés physiques

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Ammoniac : production

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Ammoniac : teneur des gaz à l'équilibre

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Écrit par :

  • : ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielles, professeur honoraire de l'université de Paris-XI

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Pour citer l’article

Henri GUÉRIN, « AMMONIAC », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ammoniac/