في الكيمياء يعد مركب كلورات الأمونيوم عبارة عن ملح غير مستقر للغاية يستخدم بشكل أساسي في تصنيع المتفجرات، كما أن شكله النقي غير مستقر للغاية ويمكن أن ينفجر بسهولة.
كلورات الأمونيوم
- الصيغة والهيكل: إن الصيغة الكيميائية لكلورات الأمونيوم هي NH4ClO3، ويمتلك هذا المركب كتلة مولية مقدارها 4897 .101 جم لكل مول، ويتكون هيكل كلورات الأمونيوم من كاتيون الأمونيوم +NH4 والأنيون ClO3-، والتركيب البلوري لهذا الملح يمتلك هندسة معينية مشابهة للأملاح الأخرى مثل بروميد البوتاسيوم.
- إن مركب كلورات الأمونيوم غير مستقر للغاية، وبالتالي لم يتم العثور عليها في الطبيعة.
- بالنسبة للخصائص الفيزيائية للمركب: إن مركب كلورات الأمونيوم عبارة عن ملح بلوري عديم اللون، ويمتلك كثافة مقدارها 2.42 جم لكل مل، كما ويمتلك نقطة انصهار مقدارها 380 درجة مئوية، ومع ذلك ففي درجات حرارة أكبر من 142 درجة مئوية يتحلل كلورات الأمونيوم مكونًا كلا من النيتروجينوالكلور والأكسجين، وهو قابل للذوبان في الماء ومحاليل الكحول المخفف ولكنه غير قابل للذوبان في الكحوليات النقية.
- أما بالنسبة للخصائص الكيميائية للمركب: فإن مركب كلورات الأمونيوم عبارة عن مؤكسد قوي ومع ذلك فإن استخدامها في الصناعة الكيميائية محدود للغاية وذلك بسبب عدم استقرارها، وعندما تتعرض للضوء يمكن أن تنفجر وحتى محاليلها المخففة تكون خطيرة، علما أن السبب الرئيسي للسلوك غير المستقر لهذا الملح هو الطبيعة الكيميائية لكل أيون، وكاتيون الأمونيوم هو مخفض قوي بينما أنيون كلورات هو مؤكسد.
- استخدامات مركب كلورات الأمونيوم: إن هذا المركب يمتلك استخدامات محدودة للغاية، عادة بالنسبة للأملاح غير المستقرة يكون التطبيق الرئيسي هو من أجل تصنيع أسلحة متفجرة أو كيميائية.
- الآثار الصحية أو مخاطر السلامة: إن كلورات الأمونيوم عبارة عن مادة شديدة الخطورة، كما ويحظر نقلها لأن هناك مخاطر عالية للانفجارات، حيث يمكن أن تنفجر بعنف في المحاليل المركزة وعند تعرضه للضوء أو الحرارة.
- بيركلورات الأمونيوم هو عبارة عن عامل متفجر يستخدم كعنصر من مكونات الألعاب النارية ومساحيق الفلاش والمتفجرات والطائرات بدون دخان والوقود الدافع للصواريخ، كما أنه يستخدم في أكسدة المركبات أو النقش أو التنميش وكمادة كاشف في الكيمياء التحليلية.
- تاريخياً لقد تم استخدام أملاح البركلورات علاجياً لعلاج اضطرابات فرط نشاط الغدة الدرقية بما في ذلك مرض جريفز، وفي الآونة الأخيرة لقد تم استخدام البركلورات (بمفرده أو بالاشتراك مع أدوية أخرى مضادة للغدة الدرقية) لعلاج التسمم الدرقي الناجم عن الأميودارون، وهي حالة ينتج فيها شذوذ الغدة الدرقية عن اليود الزائد عندما يتم إعطاء عقار الأميودارون المحتوي على اليود للسيطرة على عدم انتظام ضربات القلب، كما ويوجد البركلورات أيضًا بشكل طبيعي في الرواسب المعدنية الغنية بالنترات المستخدمة في الأسمدة.
- إن كلورات الأمونيوم عبارة عن مركب أيوني يتكون من اثنين من الأيونات متعددة الذرات، وهي عبارة عن مادة متفجرة.
- عندما يتم فحص مركب ما، فإن أول شيء يجب تحديده هو صيغتها الكيميائية، حيث تخبرنا ما هي العناصر في المركب وبأي نسب، كما أنه يعطينا تلميحًا حول نوع المركب: أيوني أو تساهمي، والآن بالنسبة للأمونيوم فهو أيون متعدد الذرات بالصيغة NH4+1، والكلورات هو أيون متعدد الذرات مع الصيغة ClO3 -1، ونظرًا لأن هذه الأيونات مشحونة بشكل معاكس بنفس حجم الشحنة فإنها تلتصق ببعضها البعض لتعطينا NH4 ClO3.
- يتصرف الأمونيوم كمعدن قلوي، مما يعني أنه شديد التفاعل، والكلورات مؤكسد قوي مما يعني أنه يبدأ تفاعل الأكسدة والاختزال، وتتضمن تفاعلات الأكسدة والاحمرار انتقال الإلكترونات من مادة إلى أخرى، ويعني أيضًا أن المؤكسد (الكلورات في هذه الحالة) يوفر ذرات الأكسجين للمادة التي يتفاعل معها ويقبل الإلكترونات.
- نظرًا لأن الأمونيوم يتأكسد فإنه يعمل كعامل مختزل مما يعني أنه يتبرع بالإلكترونات، وهذا منطقي من حيث ما ذكرناه سابقًا فيما يتعلق بالأمونيوم الذي يعمل كمعدن قلوي.
ذوبان كلورات الأمونيوم
الآن بعد أن أصبح لدينا خلفية قوية حول كلورات الأمونيوم من حيث صيغتها، دعنا نرى مدى ذوبانها في السوائل.
إن جميع أملاح الأمونيوم ومنها كلورات الأمونيوم واحدة فهي قابلة للذوبان في الماء، وهذا يعني أنه عند إضافته إلى الماء تقوم جزيئات الماء بتفكيك أيونات الأمونيوم والكلورات، حيث يذوب حوالي 28 جرامًا من كلورات الأمونيوم البلورية البيضاء في 100 جرام من الماء عند حوالي 20 درجة مئوية، وهي غير قابلة للذوبان في الكحول.
التوليف والتحلل متضادان، وفي هذه المقالة سوف نتحرى كيف يتم تصنيع كلورات الأمونيوم وكيف يتم تكسيرها في تفاعل التحلل:
التوليف والتحلل لكلورات الأمونيوم
في وقت مبكر من أواخر القرن التاسع عشر، لقد تم تصنيع الآلات التي يمكنها الجمع بين الأصوات المختلفة لإصدار أصوات جديدة، اليوم هناك آلات متقدمة جدًا لصنع الموسيقى تُعرف باسم المزج، حيث يمكن للآلة تدوين الملاحظات وتشويهها وإضافة إيقاع إليها وإضافة أصوات أخرى فيها.
أصبحت كلمة “synthesizer” مرادفًا لهذه الآلات، لنأخذ قفزة كبيرة من الموسيقى إلى الكيمياء باستخدام كلمة “توليف” كجسر بين الاثنين، وهو تفاعل تخليقي وهو تفاعل الذي يتم بموجبه دمج عناصر أو مركبات مختلفة أو تصنيعها لإنتاج منتج واحد، والمعادلة العامة للتفاعل التوليفي هي A + B → AB، والآن دعنا نتحدث الآن عن عكس التوليف وهو التحلل.
التحلل هو أخذ المركب وتعريضه لأشكال مختلفة من الطاقة، مما يجعله ينقسم إلى العناصر المكونة له، والمعادلة العامة لتفاعل التحلل هي AB + الطاقة → A + B، والآن دعنا نركز على تكوين وتحلل مركب كلورات الأمونيوم الأيوني.
إنتاج كلورات الأمونيوم
كلورات الأمونيوم هي عبارة عن مركب أيوني يتكون بين اثنين من الأيونات متعددة الذرات، إذ يلتصق أيون أمونيوم واحد (NH4 +1) بأيون كلورات واحد (ClO3 -1) بسبب التجاذب الكهروستاتيكي، وبعبارة أخرى تجذب الجسيمات المشحونة بشكل معاكس بعضها البعض، يتفاعل حمض الكلوريك (HClO3) مع الأمونيا (NH3) من أجل توليد كلورات الأمونيوم، كما في المعادلة التالية:
HClO3 + NH3 → NH4 ClO3
يمكن تحضيره أيضا عن طريق تفاعل الباريوم أو كلورات الكالسيوم مع كبريتات الأمونيوم من أجل الحصول على كلورات الأمونيوم والباريوم أو كبريتات الكالسيوم، وتشكل كاتيونات الكالسيوم والباريوم كبريتات غير قابلة للذوبان في الماء وبالتالي يمكن إزالتها بسهولة من خليط التفاعل.
Ca (ClO3) 2 + (NH4) 2SO4 → 2NH4ClO3 + CaSO4
تحلل كلورات الأمونيوم
يمكن أن يحدث تحلل لمادة كلورات الأمونيوم بشكل عفوي وعنيف، ويمكن أن يحدث في درجة حرارة الغرفة وفي حالة اهتزاز المركب، والآن سنناقش عمليتين تتحلل بواسطتهما، حيث تنتج عملية التحلل الأولى غاز النيتروجين وغاز الكلور وغاز الأكسجين والماء كما في المعادلة التالية:
2NH4 ClO3 → N2 + Cl2 + O2 + 4H2 O
وهناك عملية تحلل أخرى لكلورات الأمونيوم يمكن أن تحدث بما في ذلك إنتاج كلوريد الأمونيوم (NH4Cl) وغاز الأكسجين (O2)، كما في المعادلة التالية:
2NH4ClO3 → 2NH4Cl + 3O2
ونظرًا لأن كلورات الأمونيوم غير مستقرة ويمكن أن تتحلل تلقائيًا بطريقة عنيفة، فمن المستحسن عدم تخزينها في كتل، ومن الأفضل تخزين المواد المتفجرة في طبقات مسطحة.
