Ammónium-nitrát

Fehér kristályos anyag. Az olvadáspont 169,6 °C, e hőmérséklet fölé hevítve az anyag fokozatos bomlása indul meg, 210 °C hőmérsékleten pedig teljes bomlás megy végbe. A forráspont csökkentett nyomáson 235 °C. Molekulatömeg 80,04 am . e.m. Detonációs sebesség 2570 m / s .

Oldhatóság

Vízben való oldhatóság :

Hőmérséklet, °C	Oldhatóság, g/100ml
0	119
tíz	150
25	212
ötven	346
80	599
100	1024

Oldott állapotban erős hőfelvétel történik (hasonlóan a kálium-nitráthoz ), ami nagymértékben lelassítja az oldódást. Ezért az ammónium-nitrát telített oldatainak elkészítéséhez melegítést alkalmaznak, miközben a szilárd anyagot kis részletekben öntik.

A só ammóniában , piridinben , metanolban , etanolban is oldódik .

Összetétel

Az ammónium-nitrát elemtartalma tömegszázalékban:

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

Módszerek lekérése

Fő módszer

Az ipari termelés vízmentes ammóniát és tömény salétromsavat használ :

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

A reakció hevesen megy végbe, nagy mennyiségű hő felszabadulásával. Az ilyen eljárás kézműves körülmények között történő végrehajtása rendkívül veszélyes (bár az ammónium-nitrát könnyen előállítható vízzel nagy hígítás mellett). Az oldat képződése után, általában 83%-os koncentrációban, a vízfelesleget olvadék állapotúra párologtatják el, amelyben az ammónium-nitrát tartalom a késztermék típusától függően 95-99,5%. Műtrágyaként való felhasználáshoz az olvadékot permetezőben granulálják, szárítják, lehűtik és csomósodást gátló anyagokkal vonják be. A szemcsék színe fehértől színtelenig változik. A kémiában használt ammónium-nitrát általában dehidratált, mivel nagyon higroszkópos, és szinte lehetetlen százalékos vizet nyerni benne.

Haber-módszer

A Haber - módszer szerint az ammóniát nitrogénből és hidrogénből szintetizálják , amelyek egy része salétromsavvá oxidálódik, és reakcióba lép az ammóniával, így ammónium-nitrát képződik:

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

nyomáson, magas hőmérsékleten és katalizátorral

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

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

Nitrofoszfát módszer

Ezt a módszert Odd-módszernek is nevezik, nevét arról a norvég városról kapta, ahol az eljárást kidolgozták. Közvetlenül nitrogén és nitrogén-foszfor műtrágyák előállítására használják széles körben elérhető természetes nyersanyagokból. Ebben az esetben a következő folyamatok zajlanak:

A természetes kalcium-foszfátot ( apatitot ) salétromsavban oldják:
- ${\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+6HNO_{3}\longrightarrow \ 2H_{3}PO_{4}+3Ca(NO_{3})_{2)) }$ .
A kapott keveréket 0 °C-ra hűtjük, miközben a kalcium-nitrát tetrahidrát - Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O - formájában kristályosodik , és elválasztjuk a foszforsavtól.
A kapott kalcium-nitrátot , amelyet nem tisztítanak meg foszforsavtól, ammóniával kezelik , ami ammónium-nitrátot eredményez:
- ${\mathsf {Ca(NO_{3})_{2}+4H_{3}PO_{4}+8NH_{3}\longrightarrow \ CaHPO_{4}\downarrow \ +2NH_{4}NO_{3 }+3(NH_{4})_{2}HPO_{4}}}$ .

Kémiai tulajdonságok

Az ammónium-nitrát hőbomlása a hőmérséklettől függően különböző módon történhet:

200 °C alatti hőmérséklet:
- ${\mathsf {NH_{4}NO_{3}\longrightarrow \ N_{2}O\uparrow \ +2\,H_{2}O))$ + 36,8 kJ/mol.
350 °C feletti hőmérséklet vagy robbanás:
- ${\mathsf {NH_{4}NO_{3}\longrightarrow \ N_{2}+{\frac {1}{2))\,O_{2}+2\,H_{2}O))$ + 112,6 kJ/mol.

Ebben a két folyamatban nemcsak nagy mennyiségű hő szabadul fel, hanem erős oxidálószer is, ezért robbanóanyagként az ammónium-nitrát redukálószerrel, például alumíniumporral ( ammonállal ) való keverékét használják .

Az ammónium-nitrát lúgokkal is reagál (ezt a reakciót az ammónia felszabadulása jellemzi):

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

Az ammónium-nitrát kristályos állapotai

Az ammónium-nitrát kristályos állapotának hőmérséklet és nyomás hatására bekövetkező változása megváltoztatja fizikai tulajdonságait. Általában a következő feltételeket különböztetjük meg:

Az ammónium-nitrát kristályos állapotai [1]

Módosítás	Hőmérséklet tartomány (°C)	Szimmetriás típus	Hangerő változás (%)
olvad	> 169,4 (vízmentes)	hiányzó
én	169,6 - 125,2	kocka alakú	−2.13
II	125,5 - 84,2	négyszögű	−1,33
III	84,2 - 32,3	α-rombikus (monoklinikus)	+0,8
IV	32,3 - -16,8	β-rombikus (bipiramis alakú)	−3.3
V	-50 - -16.8	négyszögű	+1,65
VI	magas nyomáson létezik
VII	170
VIII	magas nyomáson létezik
IX	magas nyomáson létezik

A IV-ről III-ra történő fázisátmenet 32,3 °C-on kellemetlen a műtrágyagyártók számára, mivel a sűrűségváltozások hatására a részecskék lebomlanak a tárolás és a kijuttatás során. Ez különösen fontos azokban a trópusi országokban, ahol az ammónium-nitrát ciklikus változásoknak van kitéve, amelyek a pellet pusztulásához, csomósodáshoz, fokozott porosodáshoz és robbanásveszélyhez vezetnek .

Alkalmazás

Műtrágyák

Az ammónium-nitrát nagy részét vagy közvetlenül jó nitrogénműtrágyaként , vagy más műtrágyák köztitermékeként használják. Az ammónium-nitrát alapú robbanóanyagok keletkezésének megelőzése érdekében a kereskedelemben kapható műtrágyákat olyan összetevőkkel egészítik ki, amelyek csökkentik a tiszta ammónium-nitrát robbanási és robbanási tulajdonságait, például krétával ( kalcium-karbonát ).

Ausztráliában, Kínában, Afganisztánban, Írországban és néhány más országban tilos vagy korlátozott az ammónium-nitrát szabad árusítása, akár műtrágya formájában is. Az Oklahoma Cityben történt terrortámadás után az Egyesült Államok egyes államaiban korlátozásokat vezettek be az ammónium-nitrát értékesítésére és birtoklására vonatkozóan [2] .

Robbanóanyagok

Az iparban és a bányászatban legszélesebb körben használt ammónium-nitrát keverékei különféle szénhidrogénekkel éghető anyagokkal, egyéb robbanóanyagokkal, valamint többkomponensű keverékekkel:

kompozíciók, például ammónium-nitrát/ dízel üzemanyag ( ANFO )
ammónium-nitrát/ hidrazin folyékony keverék ( Astrolite )
vízzel töltött ipari robbanóanyagok ( Akvanal , Akvanit stb.)
keverékek más robbanóanyagokkal ( ammonit , detonit stb.)
keverék alumíniumporral ( ammonal )

Tiszta formájában az ammónium-nitrát robbanási energiát tekintve lényegesen alulmúlja a legtöbb robbanóanyagot, de a szállítás és tárolás során figyelembe kell venni a robbanékonyságát. A szemcsés nitrát robbanékonysága nő a páratartalom növekedésével és az átkristályosodáshoz vezető hőmérséklet-változásokkal [3] .

Biztonságos kompozíció

2013-ban a Sandia National Laboratories bejelentette egy biztonságos és hatékony vegyület kifejlesztését, amely ammónium-nitrát és vas-szulfát keverékén alapul, és amely nem használható robbanóanyagok előállítására az alapján. A készítmény bomlása során az SO 4 2− ion az ammóniumionhoz, a vasion pedig a nitrátionhoz kötődik, ami megakadályozza a robbanást. A vas-szulfát bevitele a műtrágya összetételébe szintén javíthatja a műtrágya technológiai jellemzőit, különösen savanyú talajokon. A szerzők megtagadták a műtrágyaformula szabadalmi oltalmát, hogy ezt a készítményt gyorsan el lehessen terjeszteni a magas terrorfenyegetettségű régiókban [4] .

További információk

A világ ammónium-nitrát termelése 1980 -ban 14 millió tonna volt, nitrogénben kifejezve.

Lásd még

Salétrom
Az ammónium-nitráttal kapcsolatos események listája
Robbanás egy oppaui vegyi üzemben
Robbanások a bejrúti kikötőben 2020. augusztus 4-én

Jegyzetek

↑ Dubnov L.V., Bakharevics N.S., Romanov A.I. Ipari robbanóanyagok . - 3. kiadás, átdolgozva. és további - M .: Nedra, 1988. - S. 227 -228. — 358 p. — ISBN 5-247-00285-7 .
↑ A Homeland Security szabályozza a Norvégiában Oklahoma Cityben használt műtrágya elleni merényleteket . Associated Press (2011. augusztus 2.). Hozzáférés dátuma: 2013. szeptember 30. Az eredetiből archiválva : 2015. január 1..
↑ Azotchik kézikönyve / szerk. szerk. E. Ya. Melnikova . - 2. kiadás, átdolgozott .. - M . : Chemistry, 1987. - S. 157, 159. - 464 p.
↑ A házi készítésű bombában pezsegő műtrágya életeket menthet az egész világon (hírközlemény) (2013. április 23.). Archiválva az eredetiből 2015. szeptember 6-án. Letöltve: 2013. szeptember 30.

Irodalom

Az ammónium-nitrát technológiája , szerk. V. M. Olevsky, M., 1978.
Salts of salétromsav , Miniovich M.A., M., 1964.
Olevsky V. M., Ferd M. L., „ J. Vses. chem. róluk. D. I. Mengyelejev ”, 1983, 28. évf., 4. szám, p. 27-39.
Dubnov L. V., Bakharevics N. S., Romanov A. I. Ipari robbanóanyagok. - 3. kiadás, átdolgozva. és további — M.: Nedra, 1988. — 358 p.

Linkek

Ammónium-nitrát a kémiai szótárban Archiválva : 2008. január 17. a Wayback Machine -nél

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán Nagy norvég Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	BNF : 12132922h J9U : 987007565945005171 LCCN : sh86006302 NDL : 00576059