Ammoniak ist ein wichtiger chemischer Stoff und sowohl in der Schule, als auch im Studium von Naturwissenschaften von Bedeutung.
Diese Seite soll dir daher erklären, was Ammoniak ist, wie es verwendet wird und wie man es auch privat kaufen kann.
Allgemeines und Wissenswertes über Ammoniak (NH³)
Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes und toxisches Gas, dass sich aus den chemischen Komponenten Stickstoff und Wasserstoff bildet, im Verhältnis 1:3.
Es gehört zu den ältesten Verbindungen und wurde sogar im Weltraum gefunden. Ammoniak ist der Grundstoff für alle verwendeten Stickstoffverbindungen, es ist leicht veränderlich, bildet Kristalle und ist schnell in Wasser löslich. Hier fungiert es basisch.
Reines Ammoniak verflüssigt sich bei minus 33 Grad Celsius (Siedepunkt/Schmelzpunkt -77,7 °C), weswegen flüssige Ammoniumverbindungen bzw. flüssiger Ammoniak inzwischen als FCKW-freie Kühlmittel verwendet werden (u.a. in großen Kühl- und Eishallen).
Hauptsächlich werden Ammoniak und seine Verbindungen als Düngemittel und für die Gewinnung von Salpetersäure genutzt. Reiner Ammoniak ist im freien Handel nicht erhältlich.
Ammoniak – eine der ältesten bekannten Verbindungen
In der Natur vorkommende Ammoniumverbindungen sind bereits seit der Antike bekannt, wo sie aus Kameldung und natürlichen ammoniumhaltigen Salzen gewonnen wurden. Ammoniumchlorid (Salmiak) setzte beim Erhitzen einen weißen, beißenden Rauch ab, der sich als Ammoniak verflüchtigte und zu diesem Zeitpunkt noch nicht isoliert werden konnte. Verwendet wurde Ammoniumchlorid als Hilfsmittel beim Gerben und Färben und als Hustenlöser in der Medizin. Hier findet Salmiak übrigens nach wie vor Anwendung, zum Beispiel in Hustensirups und den bekannten Salmiak-Pastillen. Die positive Wirkung von Ammoniak auf die Pflanzenentwicklung wurde eher durch Zufall von einem wissenschaftlich interessierten deutschen Adligen erkannt.
Erstmals isoliert wurde Ammoniak 1771 von dem englischen Chemiker und Physiker Joseph Priestley, der es jedoch noch nicht klassifizieren konnte. Erwähnt wurde das Gas bereits 1716 vom deutschen Glasmacher und Alchimisten Claus Kunckel. Endgültig klassifiziert, erforscht und chemisch bestimmt wurde es von den drei Chemikern Carl Wilhelm Scheele, Claude-Louis Berthollet und William Henry. Anfangs wurde Ammoniak als Düngemittel aus der Holzkohledestillation gewonnen, nachdem der Großgrundbesitzer und Chemiker Justus Freiherr von Liebig 1860 die Stickstoffdüngung “erfand”, um die landwirtschaftlichen Erträge zu erhöhen.
Der Erfolg war überwältigend und bald reichte der so gewonnene Ammoniak nicht mehr aus, um den Bedarf zu decken. Ammoniak lässt sich aus verschiedenen Verbindungen isolieren oder bilden. Die gängigste Methode große Mengen Ammoniak zu gewinnen, bietet das Frank-Caro-Verfahren, bei dem aus Calziumcarbid in Verbindung mit Stickstoff und Wasser Ammoniak entsteht.
Verwendung von Ammoniak
Formel von Ammoniak NH³
Weltweit wird Ammoniak und seine Verbindungen bei der umweltfreundlichen Stickstoffdüngung verwendet. Es schädigt die Ozonschicht nicht. Außerdem finden Ammoniumverbindungen Anwendung bei Galvanisierungsverfahrung und bei der Reinigung metallischer Oberflächen. Ammoniak entsteht übrigens auch im Kuhstall oder in anderen Ställen, bei denen Tiere längere Zeit in oder auf mit Exkrementen versetztem Stroh stehen. Denn Ammoniak wird bei der Zersetzung von Fäkalien freigesetzt und befindet sich in großer Menge in der Harnsäure. Harnsäure selbst ist jedoch nicht bei jeder Pflanze wachstumsfördernd, obwohl es hochdosierten Ammoniak enthält.
Das erklärt vielleicht auch die braunen Stellen an den beliebten Pinkelstellen von Hunden. Vor allem Koniferen vertragen die Substanz nicht und sterben ab. Der penetrante Geruch in schlecht gereinigten, stroharmen und schlecht gelüfteten Ställen rührt von Ammoniakausdünstungen her. Auch ein “volles” Katzenklo stinkt – und zwar nach Ammoniak. Ammoniakdämpfe in konzentrierter Form sind hochgiftig, führen zu Augenreizungen und Atemreizungen. Ammoniak schädigt Schleimhäute und Lungen, das es sich unmittelbar an Wasser bindet. In flüssiger Form verätzt und verbrennt es die Haut. Deshalb muss nicht nur beim Experimentieren mit Ammoniak sondern auch bei der Verwendung von Düngemitteln mit Schutzhandschuhen, Schutzbrille und Atemschutz gearbeitet werden. Das Einatmen von Staub oder Ausdünstungen ist zu vermeiden. Tatsächlich jedoch sind Ammoniakvergiftungen höchst selten, denn niemand setzt sich freiwillig über einen längeren Zeitraum den giftigen, übelriechenden und stechenden Dämpfen aus. Dennoch soll hier auf die Auswirkungen einer Ammoniakverätzung bzw. -vergiftung hingewiesen werden. Beim Einatmen der giftigen Dämpfe kann es zu Lungenödemen kommen, die einen Atemstillstand verursachen können. Bestenfalls bleibt “lediglich” eine chronische Bronchitis oder Asthma. Ammoniak gelangt über das Blut in die Organe, führt zu Blutveränderungen und Nervenschäden. Orientierungslosigkeit, Händezittern sowie Sprach- und Sehstörungen sind die Folge.
Für Pflanzen nützlich – für Tiere und Menschen schädlich
Neben den positiven Aspekten für die Landwirtschaft sollen auch die negativen Auswirkungen für die Umwelt nicht außer Acht gelassen werden. Ammoniak bzw. ammoniumhaltige Stickstoffverbindungen fördern die Photosynthese und somit das Wachstum der meisten Nutzpflanzen. Damit werden weltweit die Erträge in der Landwirtschaft erhöht. Ein zu hoher Ammoniakgehalt “verbrennt” jedoch die Pflanzen (siehe Koniferen und Hunde-Urin).
Überschüssiges Düngemittel gelangt über das Grundwasser in die Gewässer, verändert die Algenpopulation negativ und entzieht dem Wasser den Sauerstoff. Sauerstoffmangel und die Giftigkeit von Ammoniak führt regelmäßig zu Fischsterben. Fische können Ammoniak nicht absorbieren und sterben sowohl an Atemnot als auch an Haut- und Nervenschäden, was sich Absterben von Flossen bemerkbar macht. Tote Fische aus ammoniumverseuchten Teichen sind teilweise weißlich verfärbt. Allerdings gibt es sogar organische Organismen, die selbst Ammoniak produzieren. Hierzu gehören einige Bakterien der Klasse Cyanobakterien und Azotobacter. Diese produzieren Aminosäuren, die wiederum von Pflanzen für ihre Entwicklung benötigt werden, deshalb gehen einige Pflanzen wie Bohnen und Klee Symbiosen mit diesen Bakterien ein. Die Aminosäuren, die Menschen und Tiere für ihren Stoffwechsel benötigen, sind jedoch andere, nämlich nicht-essentielle Aminosäuren, die aus Glutamatumwandlung gewonnen werden. Doch das ist ein anderes Thema.
Ammoniak kaufen
Für die industrielle Verwendung und Umwandlung gibt es Ammoniak in großen Fässern käuflich zu erwerben, aber nur direkt ab Werk oder per Lieferung. Die Stahlfässer verfügen über einen Inhalt von 500 kg und bestehen aus korrosionsfreiem Edelstahl oder Aluminium. Ammoniak wirkt auf die meisten Metalle stark zersetzend (siehe Galvanisierung). Flüssiger Ammoniak für die Kühlmittelherstellung wird in komprimierter Form in Fünfzig-Liter-Stahlflaschen abgefüllt. Diese Flaschen stehen unter Druck, so dass die Entnahme nur mittels Druckminderer erfolgen darf. Es besteht Explosionsgefahr. Ammoniak und Salpetersäure sind nicht umsonst die Grundkomponenten für die Sprengstoffherstellung.
Bezugsquelle für die Industrie ist unter anderem der global agierende Technologie-Konzern Linde AG (The Linde Group) mit Hauptsitz in München. Die Firma ist in den Bereichen der Herstellung von Ammoniak und Stickstoff für Kältetechnik, Düngemittel und Medizintechnik tätig. Mit dem 2001 erworbenen Patent auf die Herstellung und medizinische Anwendung von Stickstoffmonoxid (eine Vorstufe von Ammoniak) ist die Linde AG auf diesem Gebiet weltweit führend. Stickstoffmonoxid wird zum Beispiel in der Säuglingsmedizin bei Lungenproblemen eingesetzt. Man könnte meinen, Ammoniak wäre ein Wundermittel. Richtig eingesetzt sind seine Verbindungen auch ein Allrounder und sehr hilfreich. Dennoch gibt es für den Privatgebrauch lediglich ammoniakhaltiges Düngemittel zu kaufen. An Universitäten und in den dortigen Chemielaboren besteht die Möglichkeit, mit Ammoniak zu experimentieren – allerdings nur für Studenten, die später einen Beruf in dieser Richtung ergreifen möchten. An Schulen und im Chemieunterricht wird diese Möglichkeit aufgrund der Verätzungsgefahr durch die giftigen Dämpfe nicht in Betracht gezogen. Wer dennoch vom chemischen Stoff Ammoniak fasziniert ist, der greift auf Hustensaft und Salmiakpastillen zurück. Hieraus lassen sich wenigstens keine Bomben basteln - man kann die grundlegenden Eigenschaften von Ammoniak aber schon einmal erforschen.