Ammoniumnitrat

Ammoniumnitrat (ammonium (ammonium) nitrat ) - kemisk förening NH 4 NO 3 , salt av salpetersyra . Erhölls först av Johann Glauber 1659 . Används som komponent i sprängämnen och som kvävegödsel .

Fysiska egenskaper

Vitt kristallint ämne. Smältpunkten är 169,6 °C, vid upphettning över denna temperatur börjar den gradvisa nedbrytningen av ämnet, och vid en temperatur på 210 °C sker fullständig nedbrytning. Kokpunkten under reducerat tryck är 235 °C. Molekylvikt 80,04 am. e. m. Detonationshastighet 2570 m / s .

Löslighet

Löslighet i vatten :

Temperatur, °C	Löslighet, g/100ml
0	119
tio	150
25	212
femtio	346
80	599
100	1024

När det är upplöst sker en stark absorption av värme (liknande kaliumnitrat ), vilket avsevärt bromsar upplösningen. Därför, för att förbereda mättade lösningar av ammoniumnitrat, används uppvärmning, medan det fasta ämnet hälls i små portioner.

Saltet är också lösligt i ammoniak , pyridin , metanol , etanol .

Komposition

Innehållet av grundämnen i ammoniumnitrat i massprocent:

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

Hämta metoder

Huvudmetod

Industriell produktion använder vattenfri ammoniak och koncentrerad salpetersyra :

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

Reaktionen fortskrider våldsamt med frigöring av en stor mängd värme. Att utföra en sådan process under hantverksmässiga förhållanden är extremt farligt (även om ammoniumnitrat lätt kan erhållas under förhållanden med hög utspädning med vatten). Efter bildandet av en lösning, vanligtvis med en koncentration av 83%, förångas överskottsvatten till smälttillståndet, i vilket innehållet av ammoniumnitrat är 95-99,5%, beroende på typen av färdig produkt. För användning som gödningsmedel granuleras smältan i sprutor, torkas, kyls och beläggs med klumpförebyggande föreningar. Färgen på granulerna varierar från vitt till färglöst. Ammoniumnitrat för användning i kemi är vanligtvis uttorkat, eftersom det är mycket hygroskopiskt och det är nästan omöjligt att få en procentandel av vatten i det.

Habers metod

Enligt Haber- metoden syntetiseras ammoniak från kväve och väte , varav en del oxideras till salpetersyra och reagerar med ammoniak, vilket resulterar i bildning av ammoniumnitrat:

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

vid tryck, hög temperatur och katalysator

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

{\displaystyle {\mathsf {HNO_{3}+NH_{3}\longrightarrow \ NH_{4}NO_{3))))

Nitrofosfatmetoden

Denna metod är också känd som Odd-metoden, uppkallad efter den norska staden där processen utvecklades. Det används direkt för att erhålla kväve och kväve-fosfor gödselmedel från allmänt tillgängliga naturliga råvaror. I det här fallet äger följande processer rum:

Naturligt kalciumfosfat ( apatit ) är löst i salpetersyra:
- ${\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+6HNO_{3}\longrightarrow \ 2H_{3}PO_{4}+3Ca(NO_{3})_{2)) }$ .
Den resulterande blandningen kyls till 0 ° C, medan kalciumnitrat kristalliseras i form av tetrahydrat - Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O, och det separeras från fosforsyra.
Det resulterande kalciumnitratet , inte renat från fosforsyra, behandlas med ammoniak , vilket resulterar i ammoniumnitrat:
- ${\mathsf {Ca(NO_{3})_{2}+4H_{3}PO_{4}+8NH_{3}\longrightarrow \ CaHPO_{4}\downarrow \ +2NH_{4}NO_{3 }+3(NH_{4})_{2}HPO_{4}}}$ .

Kemiska egenskaper

Termisk nedbrytning av ammoniumnitrat kan ske på olika sätt, beroende på temperaturen:

Temperatur under 200 °C:
- ${\mathsf {NH_{4}NO_{3}\longrightarrow \ N_{2}O\uparrow \ +2\,H_{2}O))$ + 36,8 kJ/mol.
Temperatur över 350 °C eller detonation:
- ${\mathsf {NH_{4}NO_{3}\longrightarrow \ N_{2}+{\frac {1}{2))\,O_{2}+2\,H_{2}O))$ + 112,6 kJ/mol.

I dessa två processer frigörs inte bara en stor mängd värme, utan också ett starkt oxidationsmedel, därför används blandningar av ammoniumnitrat med ett reduktionsmedel, till exempel med aluminiumpulver ( ammonal ) , som sprängämnen .

Ammoniumnitrat reagerar också med alkalier (denna reaktion kännetecknas av frisättning av ammoniak):

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

Kristallina tillstånd av ammoniumnitrat

Förändringar i det kristallina tillståndet för ammoniumnitrat under inverkan av temperatur och tryck förändrar dess fysikaliska egenskaper. Följande tillstånd särskiljs vanligtvis:

Kristallina tillstånd av ammoniumnitrat [1]

Modifiering	Temperaturområde (°C)	Symmetri typ	Volymförändring (%)
smälta	> 169,4 (vattenfri)	saknas
jag	169,6 - 125,2	kubisk	−2.13
II	125,5 - 84,2	tetragonal	−1,33
III	84,2 - 32,3	α-rombisk (monoklinisk)	+0,8
IV	32,3 - -16,8	β-rombisk (bipyramidal)	−3.3
V	-50 - -16.8	tetragonal	+1,65
VI	finns vid höga tryck
VII	170
VIII	finns vid höga tryck
IX	finns vid höga tryck

Fasövergången från IV till III vid 32,3°C är en olägenhet för gödseltillverkarna eftersom densitetsförändringar gör att partiklar bryts ner under lagring och applicering. Detta är särskilt viktigt i tropiska länder där ammoniumnitrat är föremål för cykliska förändringar som leder till förstörelse av pellets, kakning, ökad dammning och risk för explosion .

Applikation

Gödselmedel

Det mesta av ammoniumnitratet används antingen direkt som ett bra kvävegödselmedel eller som mellanprodukt för andra gödselmedel. För att förhindra skapandet av sprängämnen baserade på ammoniumnitrat, kompletteras kommersiellt tillgängliga gödselmedel med komponenter som minskar explosions- och detonationsegenskaperna hos rent ammoniumnitrat, såsom krita ( kalciumkarbonat ).

I Australien, Kina, Afghanistan, Irland och vissa andra länder är fri försäljning av ammoniumnitrat, även i form av gödningsmedel, förbjuden eller begränsad. Efter terrorattacken i Oklahoma City infördes restriktioner för försäljning och innehav av ammoniumnitrat i några amerikanska delstater [2] .

Sprängämnen

De mest använda inom industri och gruvdrift är blandningar av ammoniumnitrat med olika typer av kolvätebrännbara material, andra sprängämnen, såväl som blandningar av flera komponenter:

kompositioner som ammoniumnitrat / dieselbränsle ( ANFO )
flytande ammoniumnitrat/ hydrazinblandning ( Astrolite )
vattenfyllda industriella sprängämnen ( Akvanal , Akvanit , etc.)
blandningar med andra explosiva ämnen ( ammonit , detonit , etc.)
blandning med aluminiumpulver ( ammonal )

I sin rena form är ammoniumnitrat betydligt sämre än de flesta sprängämnen när det gäller explosionsenergi, men dess explosivitet måste beaktas vid transport och lagring. Explosiviteten hos granulärt nitrat ökar med en ökning av dess luftfuktighet och med temperaturförändringar som leder till omkristallisation [3] .

Säker sammansättning

2013 tillkännagav Sandia National Laboratories utvecklingen av en säker och effektiv förening baserad på en blandning av ammoniumnitrat med järnsulfat , som inte kan användas för att skapa sprängämnen baserade på det. Under nedbrytningen av kompositionen binder SO 4 2− jonen till ammoniumjonen och järnjonen till nitratjonen, vilket förhindrar en explosion. Införandet av järnsulfat i gödselmedlets sammansättning kan också förbättra gödselmedlets tekniska egenskaper, särskilt på försurade jordar. Författarna vägrade att skydda gödselformeln med ett patent så att denna sammansättning snabbt skulle kunna distribueras i regioner med ett högt terrorhot [4] .

Ytterligare information

Världsproduktionen av ammoniumnitrat var 1980 14 miljoner ton, uttryckt i kväve.

Se även

Salpeter
Lista över ammoniumnitratincidenter
Explosion vid en kemisk fabrik i Oppau
Explosioner i hamnen i Beirut den 4 augusti 2020

Anteckningar

↑ Dubnov L.V., Bakharevich N.S., Romanov A.I. Industriella sprängämnen . - 3:e uppl., reviderad. och ytterligare - M .: Nedra, 1988. - S. 227 -228. — 358 sid. — ISBN 5-247-00285-7 .
↑ Homeland Security för att reglera gödningsmedelskemikalier som används i Oklahoma City , Norge bombningar . Associated Press (2 augusti 2011). Datum för åtkomst: 30 september 2013. Arkiverad från originalet 1 januari 2015.
↑ Azotchiks handbok / ed. ed. E. Ya. Melnikova . - 2:a uppl., reviderad .. - M . : Chemistry, 1987. - S. 157, 159. - 464 sid.
↑ Gödselmedel som susar i en hemmagjord bomb kan rädda liv runt om i världen (Nyhetsmeddelande) (23 april 2013). Arkiverad från originalet den 6 september 2015. Hämtad 30 september 2013.

Litteratur

Teknik för ammoniumnitrat , red. V. M. Olevsky, M., 1978.
Salter av salpetersyra , Miniovich M.A., M., 1964.
Olevsky V. M., Ferd M. L., " J. Vses. chem. om dem. D. I. Mendeleev ”, 1983, vol. 28, nr 4, sid. 27-39.
Dubnov L. V., Bakharevich N. S., Romanov A. I. Industriella sprängämnen. - 3:e uppl., reviderad. och ytterligare — M.: Nedra, 1988. — 358 sid.

Länkar

Ammoniumnitrat i kemisk ordbok Arkiverad 17 januari 2008 på Wayback Machine

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Stor norsk Stor norsk Stor ryss Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	BNF : 12132922h J9U : 987007565945005171 LCCN : sh86006302 NDL : 00576059