Ammoniac - Définition

Nomenclature

D'après la nomenclature IUPAC, l'ammoniac est le plus simple des azanes, ou hydrures d'azote acycliques.

Propriétés physicochimiques

• Odeur : très âcre et facilement reconnaissable, nocif par inhalation (mortel à hautes doses).

• Inflammabilité et explosibilité : sous forte pression, l'ammoniac peut former un mélange explosif avec les huiles de lubrification, le mélange air-ammoniac s'enflamme et explose violemment.

• Surchauffe de compression : la valeur élevée du rapport α=Cp/Cv = 1,335 à 0 °C limite rapidement le taux de compression admissible du fait des hautes températures des vapeurs de refoulement, températures qui risqueraient au-delà d'une température de 120 °C une altération des huiles de lubrification et la formation d'un mélange détonant.

• Corrosion des métaux, joints et lubrifiants : attaque le cuivre et tous ses alliages. C'est la raison pour laquelle les installations frigorifiques fonctionnant à l'ammoniac sont réalisées avec des tuyauteries en acier.

• Miscibilité et solubilité : très soluble dans l'eau et non miscible avec les huiles naphténiques et les huiles de synthèse. Lorsqu'il est dissout dans l'eau, le gaz ammoniac forme une solution aqueuse de ce gaz, nommée l’ammoniaque, et donne lieu à un équilibre peu dissocié ; il se formerait alors de l'hydroxyde d'ammonium de formule NH₄OH. L'ion ammonium NH₄⁺ comporte alors un atome d'hydrogène aux quatre sommets du tétraèdre. L'existence de l'hydroxyde d'ammonium est remise en question, à cause de la qualité d'acide de Lewis de l'ion ammonium. L'ammoniac peut également perdre un proton, H⁺, et donner l'ion amidure, NH₂^-,qui est une base forte.

Production industrielle

La production industrielle de l'ammoniac se fait essentiellement par synthèse directe à partir de dihydrogène et de diazote (procédé Haber-Bosch). Le diazote est fourni par l'air et le dihydrogène par vaporeformage du méthane (gaz naturel).

Qui peut se décomposer en :

Production de dihydrogène par vaporeformage (voir l'article dihydrogène) :

Synthèse de l'ammoniac :

Ancienne méthode de fabrication

Anciennement, l'ammoniac était obtenu par distillation du purin et du fumier.

Au début du XX^e siècle, différents procédés de synthèse ont été imaginés.
L'un d'entre eux se base sur l'hydrolyse de la cyanamide calcique, elle-même obtenue à partir du carbure de calcium.

L'autre utilise l'hydrolyse du nitrure d'aluminium, lui-même produit par nitruration à haute température de l'alumine.

Il faudra attendre 1913 pour voir apparaitre le procédé Haber-Bosch encore employé au XXI^e siècle.

Impact environnemental

Les quantités d'ammoniac rejetées dans l'atmosphère en font l'un des principaux responsables de l'acidification de l'eau et des sols, ainsi qu'un facteur favorisant les pluies acides. En France et en Europe, le secteur de l'agriculture est à l'origine de 95% des émissions d'ammoniac. 80% des émissions proviennent de la volatilisation des déjections animales ; Les 20 % restant sont principalement liés à la production des engrais azotés et à leur épandage, difficile à adapter aux aléas climatiques.

Il s'agit du principal responsable de l'eutrophisation des milieux aquatiques.

Avec un GWP («Global Warming Potential») de 0, l’ammoniac est un fluide frigorigène sans effet sur le réchauffement climatique, contrairement aux fluides frigorigènes type HFC couramment utilisés dans les climatiseurs et pompes à chaleur dont le GWP peut varier de 1430 (R134A) à 3900 (R404A).

De même, avec un ODP ("Potentiel de déplétion ozonique") de 0, l'ammoniac est un fluide frigorigène sans effet sur la couche d'ozone, contrairement aux fluides frigorigènes type HCFC dont le plus connu est le R22 encore courant dans les systèmes de climatisations anciens.