Nitrat de amoniu

Azotat de amoniu (nitrat de amoniu (amoniu) ) - compus chimic NH 4 NO 3 , sare de acid azotic . Obținut pentru prima dată de Johann Glauber în 1659 . Folosit ca componentă în explozivi și ca îngrășământ cu azot .

Proprietăți fizice

Substanță cristalină albă. Punctul de topire este de 169,6 °C, atunci când este încălzit peste această temperatură, începe descompunerea treptată a substanței, iar la o temperatură de 210 °C are loc descompunerea completă. Punctul de fierbere sub presiune redusă este de 235 °C. Greutate moleculară 80.04 a.m. e. m. Viteza de detonare 2570 m / s .

Solubilitate

Solubilitate in apa :

Temperatura, °C	Solubilitate, g/100ml
0	119
zece	150
25	212
cincizeci	346
80	599
100	1024

Când este dizolvat, există o absorbție puternică de căldură (asemănătoare cu nitratul de potasiu ), care încetinește foarte mult dizolvarea. Prin urmare, pentru a prepara soluții saturate de azotat de amoniu, se folosește încălzirea, în timp ce substanța solidă este turnată în porții mici.

Sarea este, de asemenea, solubilă în amoniac , piridină , metanol , etanol .

Compoziție

Conținutul de elemente în nitrat de amoniu în procente de masă:

O - 60%,
N - 35%,
H - 5%.

Obținerea metodelor

Metoda principală

Producția industrială folosește amoniac anhidru și acid azotic concentrat :

{\mathsf {NH_{3}+HNO_{3}\rightarrow \ NH_{4}NU_{3}\downarrow ))

Reacția se desfășoară violent cu eliberarea unei cantități mari de căldură. Efectuarea unui astfel de proces în condiții artizanale este extrem de periculoasă (deși azotatul de amoniu poate fi obținut cu ușurință în condiții de diluție mare cu apă). După formarea unei soluții, de obicei cu o concentrație de 83%, excesul de apă este evaporat până la starea de topitură, în care conținutul de azotat de amoniu este de 95-99,5%, în funcție de tipul de produs finit. Pentru utilizare ca îngrășământ, topitura este granulată în pulverizatoare, uscată, răcită și acoperită cu compuși antiaglomeranți. Culoarea granulelor variază de la alb la incolor. Azotatul de amoniu pentru utilizare în chimie este de obicei deshidratat, deoarece este foarte higroscopic și este aproape imposibil să se obțină un procent de apă în el.

Metoda lui Haber

Conform metodei Haber , amoniacul este sintetizat din azot și hidrogen , din care o parte este oxidată la acid azotic și reacţionează cu amoniacul, rezultând formarea azotatului de amoniu:

{\mathsf {3H_{2}+N_{2}\longrightarrow \ 2NH_{3)))

la presiune, temperatură ridicată și catalizator

{\mathsf {NH_{3}+2O_{2}\longrightarrow \ HNO_{3}+H_{2}O))

{\mathsf {HNO_{3}+NH_{3}\longrightarrow \NH_{4}NU_{3)))

Metoda nitrofosfatului

Această metodă este cunoscută și ca metoda Odd, numită după orașul norvegian în care a fost dezvoltat procesul. Este utilizat direct pentru a obține îngrășăminte cu azot și azot-fosfor din materii prime naturale disponibile pe scară largă. În acest caz, au loc următoarele procese:

Fosfatul natural de calciu ( apatit ) este dizolvat în acid azotic:
- ${\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+6HNO_{3}\longrightarrow \ 2H_{3}PO_{4}+3Ca(NO_{3})_{2)} }$ .
Amestecul rezultat este răcit la 0 ° C, în timp ce azotatul de calciu cristalizează sub formă de tetrahidrat - Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O și este separat de acidul fosforic.
Nitratul de calciu rezultat , nepurificat din acid fosforic, este tratat cu amoniac , rezultând azotat de amoniu:
- ${\mathsf {Ca(NO_{3})_{2}+4H_{3}PO_{4}+8NH_{3}\longrightarrow \ CaHPO_{4}\downarrow \ +2NH_{4}NO_{3 }+3(NH_{4})_{2}HPO_{4}}}$ .

Proprietăți chimice

Descompunerea termică a nitratului de amoniu poate avea loc în diferite moduri, în funcție de temperatură:

Temperatura sub 200 °C:
- ${\mathsf {NH_{4}NU_{3}\longrightarrow \ N_{2}O\uparrow \ +2\,H_{2}O))$ + 36,8 kJ/mol.
Temperatura peste 350 °C sau detonare:
- ${\mathsf {NH_{4}NU_{3}\longrightarrow \ N_{2}+{\frac {1}{2)}\,O_{2}+2\,H_{2}O)}$ + 112,6 kJ/mol.

În aceste două procese, se eliberează nu numai o cantitate mare de căldură, ci și un agent oxidant puternic, prin urmare, amestecurile de azotat de amoniu cu un agent reducător, de exemplu, cu pulbere de aluminiu ( amonial ) , sunt folosite ca explozivi .

Azotatul de amoniu reacționează și cu alcalii (această reacție se caracterizează prin eliberarea de amoniac):

- ${\mathsf {NH_{4}NO_{3}+NaOH\longrightarrow \NaNO_{3}+NH_{3}\uparrow \ +H_{2}O))$ .

Stări cristaline ale nitratului de amoniu

Modificările stării cristaline a azotatului de amoniu sub influența temperaturii și presiunii modifică proprietățile fizice ale acestuia. De obicei, se disting următoarele condiții:

Stări cristaline ale nitratului de amoniu [1]

Modificare	Interval de temperatură (°C)	Tipul de simetrie	Modificarea volumului (%)
topi	> 169,4 (anhidru)	dispărut
eu	169,6 - 125,2	cub	−2,13
II	125,5 - 84,2	tetragonală	−1,33
III	84,2 - 32,3	α-rombic (monoclinic)	+0,8
IV	32,3 - -16,8	β-rombic (bipiramidal)	−3.3
V	-50 - -16,8	tetragonală	+1,65
VI	există la presiuni mari
VII	170
VIII	există la presiuni mari
IX	există la presiuni mari

Tranziția de fază de la IV la III la 32,3°C este o pacoste pentru producătorii de îngrășăminte, deoarece schimbările de densitate determină descompunerea particulelor în timpul depozitării și aplicării. Acest lucru este deosebit de important în țările tropicale în care azotatul de amoniu este supus unor modificări ciclice care duc la distrugerea peletelor, aglomerarea, creșterea prafului și riscul de explozie .

Aplicație

Îngrășăminte

Majoritatea azotatului de amoniu este folosit fie direct ca un bun îngrășământ cu azot, fie ca intermediar pentru alte îngrășăminte. Pentru a preveni crearea de explozivi pe bază de azotat de amoniu, îngrășămintele disponibile comercial sunt completate cu componente care reduc proprietățile de explozie și detonare ale azotatului de amoniu pur, cum ar fi creta ( carbonat de calciu ).

În Australia, China, Afganistan, Irlanda și unele alte țări, vânzarea gratuită a nitratului de amoniu, chiar și sub formă de îngrășăminte, este interzisă sau restricționată. După atacul terorist din Oklahoma City, în unele state din SUA au fost introduse restricții privind vânzarea și deținerea de nitrat de amoniu [2] .

Explozivi

Cele mai utilizate în industrie și minerit sunt amestecurile de azotat de amoniu cu diferite tipuri de materiale combustibile cu hidrocarburi, alți explozivi, precum și amestecurile multicomponente:

compoziții precum azotat de amoniu / motorină ( ANFO )
amestec lichid azotat de amoniu/ hidrazină ( Astrolit )
explozivi industriali umpluți cu apă ( Akvanal , Akvanit etc.)
amestecuri cu alți explozivi ( amonit , detonit etc.)
amestec cu pulbere de aluminiu ( amonial )

În forma sa pură, azotatul de amoniu este semnificativ inferior majorității explozivilor în ceea ce privește energia de explozie, dar explozivitatea sa trebuie luată în considerare în timpul transportului și depozitării. Explozivitatea nitratului granular crește odată cu creșterea umidității sale și cu schimbările de temperatură care duc la recristalizare [3] .

Compoziție sigură

În 2013, Sandia National Laboratories a anunțat dezvoltarea unui compus sigur și eficient bazat pe un amestec de azotat de amoniu cu sulfat feros , care nu poate fi folosit pentru a crea explozivi pe baza acestuia. În timpul descompunerii compoziției, ionul SO 4 2− se leagă de ionul de amoniu, iar ionul de fier de ionul de nitrat, ceea ce previne o explozie. Introducerea sulfatului feros în compoziția îngrășământului poate îmbunătăți și caracteristicile tehnologice ale îngrășământului, în special pe solurile acidificate. Autorii au refuzat să protejeze formula de îngrășământ cu un brevet, astfel încât această compoziție să poată fi distribuită rapid în regiunile cu o amenințare teroristă ridicată [4] .

Informații suplimentare

Producția mondială de nitrat de amoniu în 1980 a fost de 14 milioane de tone, în termeni de azot.

Vezi și

Salpetru
Lista incidentelor cu nitrat de amoniu
Explozie la o uzină chimică din Oppau
Explozii în portul Beirut pe 4 august 2020

Note

↑ Dubnov L.V., Bakharevich N.S., Romanov A.I. Explozivi industriali . - Ed. a 3-a, revizuită. si suplimentare - M .: Nedra, 1988. - S. 227 -228. — 358 p. — ISBN 5-247-00285-7 .
↑ Homeland Security va reglementa îngrășămintele chimice utilizate în Oklahoma City , Norvegia . Associated Press (2 august 2011). Data accesului: 30 septembrie 2013. Arhivat din original la 1 ianuarie 2015.
↑ Manualul lui Azotchik / ed. ed. E. Ya. Melnikova . - Ed. a II-a, revăzută .. - M . : Chimie, 1987. - S. 157, 159. - 464 p.
↑ Îngrășământul care se scurge într-o bombă de casă ar putea salva vieți în întreaga lume (comunicat de presă) (23 aprilie 2013). Arhivat din original pe 6 septembrie 2015. Preluat la 30 septembrie 2013.

Literatură

Tehnologia azotatului de amoniu , ed. V. M. Olevsky, M., 1978.
Sărurile acidului azotic , Miniovich M.A., M., 1964.
Olevsky V. M., Ferd M. L., „ J. Vses. chimic. despre ele. D. I. Mendeleev ”, 1983, vol. 28, nr. 4, p. 27-39.
Dubnov L. V., Bakharevich N. S., Romanov A. I. Explozivi industriali. - Ed. a 3-a, revizuită. si suplimentare — M.: Nedra, 1988. — 358 p.

Link -uri

Nitrat de amoniu în dicționarul chimic Arhivat 17 ianuarie 2008 la Wayback Machine

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Mare norvegian Mare norvegian Rusă mare Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	BNF : 12132922h J9U : 987007565945005171 LCCN : sh86006302 NDL : 00576059