Ammoniumnitraatti

Ammoniumnitraatti (ammonium (ammonium) nitraatti ) - kemiallinen yhdiste NH 4 NO 3 , typpihapon suola . Johann Glauber hankki ensimmäisen kerran vuonna 1659 . Käytetään räjähteiden komponenttina ja typpilannoitteena .

Fysikaaliset ominaisuudet

Valkoinen kiteinen aine. Sulamispiste on 169,6 °C, kuumennettaessa tämän lämpötilan yläpuolelle aineen asteittainen hajoaminen alkaa, ja lämpötilassa 210 °C tapahtuu täydellinen hajoaminen. Kiehumispiste alipaineessa on 235 °C. Molekyylipaino 80,04 a.m. e.m. Räjähdysnopeus 2570 m / s .

Liukoisuus

Liukoisuus veteen :

Lämpötila, °C	Liukoisuus, g/100ml
0	119
kymmenen	150
25	212
viisikymmentä	346
80	599
100	1024

Liuotettuna tapahtuu voimakas lämmön absorptio (samanlainen kuin kaliumnitraatti ), mikä hidastaa liukenemista suuresti. Siksi tyydyttyneiden ammoniumnitraattiliuosten valmistamiseksi käytetään lämmitystä, kun taas kiinteä aine kaadetaan pieninä annoksina.

Suola liukenee myös ammoniakkiin , pyridiiniin , metanoliin , etanoliin .

Koostumus

Ammoniumnitraatin alkuaineiden pitoisuus massaprosentteina:

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

Hakumenetelmät

Päämenetelmä

Teollisessa tuotannossa käytetään vedetöntä ammoniakkia ja väkevää typpihappoa :

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

Reaktio etenee kiivaasti vapauttaen suuren määrän lämpöä. Tällaisen prosessin suorittaminen käsiteollisissa olosuhteissa on äärimmäisen vaarallista (vaikka ammoniumnitraattia voidaan helposti saada olosuhteissa, joissa laimennus on suuri vedellä). Liuoksen muodostuksen jälkeen, jonka pitoisuus on yleensä 83 %, ylimääräinen vesi haihdutetaan sulan tilaan, jossa ammoniumnitraattipitoisuus on 95-99,5 % valmiin tuotteen tyypistä riippuen. Lannoitteena käytettäväksi sulate rakeistetaan ruiskuissa, kuivataan, jäähdytetään ja päällystetään paakkuuntumisenestoaineilla. Rakeiden väri vaihtelee valkoisesta värittömään. Kemiassa käytettävä ammoniumnitraatti on yleensä dehydratoitu, koska se on erittäin hygroskooppista ja siihen on lähes mahdotonta saada tiettyä prosenttiosuutta vettä.

Haberin menetelmä

Haberin menetelmän mukaan ammoniakki syntetisoidaan typestä ja vedystä , joista osa hapettuu typpihapoksi ja reagoi ammoniakin kanssa, jolloin muodostuu ammoniumnitraattia:

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

paineessa, korkeassa lämpötilassa ja katalysaattorilla

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

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

Nitrofosfaattimenetelmä

Tämä menetelmä tunnetaan myös Odd-menetelmänä, joka on nimetty Norjan kaupungin mukaan, jossa prosessi kehitettiin. Sitä käytetään suoraan typpi- ja typpi-fosforilannoitteiden saamiseen laajasti saatavilla olevista luonnonraaka-aineista. Tässä tapauksessa seuraavat prosessit tapahtuvat:

Luonnollinen kalsiumfosfaatti ( apatiitti ) liuotetaan typpihappoon:
- ${\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+6HNO_{3}\longrightarrow \ 2H_{3}PO_{4}+3Ca(NO_{3})_{2)) }$ .
Saatu seos jäähdytetään 0 °C:seen, kun taas kalsiumnitraatti kiteytyy tetrahydraattina - Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O, ja se erotetaan fosforihaposta.
Syntynyttä kalsiumnitraattia , jota ei ole puhdistettu fosforihaposta, käsitellään ammoniakilla , jolloin saadaan ammoniumnitraattia:
- ${\mathsf {Ca(NO_{3})_{2}+4H_{3}PO_{4}+8NH_{3}\longrightarrow \ CaHPO_{4}\downarrow \ +2NH_{4}NO_{3 }+3(NH_{4})_{2}HPO_{4}}}$ .

Kemialliset ominaisuudet

Ammoniumnitraatin lämpöhajoaminen voi tapahtua eri tavoin lämpötilasta riippuen:

Lämpötila alle 200 °C:
- ${\mathsf {NH_{4}NO_{3}\longrightarrow \ N_{2}O\uparrow \ +2\,H_{2}O))$ + 36,8 kJ/mol.
Lämpötila yli 350 °C tai räjähdys:
- ${\mathsf {NH_{4}NO_{3}\longrightarrow \ N_{2}+{\frac {1}{2))\,O_{2}+2\,H_{2}O))$ + 112,6 kJ/mol.

Näissä kahdessa prosessissa ei vapaudu vain suuri määrä lämpöä, vaan myös voimakas hapetin, joten ammoniumnitraatin ja pelkistimen, esimerkiksi alumiinijauheen ( ammonaali ) seoksia käytetään räjähteinä .

Ammoniumnitraatti reagoi myös alkalien kanssa (tälle reaktiolle on ominaista ammoniakin vapautuminen):

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

Ammoniumnitraatin kiteiset tilat

Muutokset ammoniumnitraatin kiteisessä tilassa lämpötilan ja paineen vaikutuksesta muuttavat sen fysikaalisia ominaisuuksia. Yleensä erotetaan seuraavat ehdot:

Ammoniumnitraatin kiteiset tilat [1]

Muokkaus	Lämpötila-alue (°C)	Symmetrinen tyyppi	Äänenvoimakkuuden muutos (%)
sulaa	> 169,4 (vedetön)	puuttuu
minä	169,6 - 125,2	kuutio	−2.13
II	125,5 - 84,2	tetragonaalinen	−1.33
III	84,2 - 32,3	α-rombinen (monokliininen)	+0,8
IV	32.3 - -16.8	β-rombinen (kaksipyramidaalinen)	−3.3
V	-50 - -16.8	tetragonaalinen	+1,65
VI	esiintyy korkeissa paineissa
VII	170
VIII	esiintyy korkeissa paineissa
IX	esiintyy korkeissa paineissa

Vaiheen muutos IV:stä III:een 32,3 °C:ssa on haittaa lannoitevalmistajille, koska tiheyden muutokset aiheuttavat hiukkasten hajoamisen varastoinnin ja levityksen aikana. Tämä on erityisen tärkeää trooppisissa maissa, joissa ammoniumnitraatti on alttiina syklisille muutoksille, jotka johtavat pellettien tuhoutumiseen, paakkuuntumiseen, lisääntyneeseen pölyttymiseen ja räjähdysvaaraan .

Sovellus

Lannoitteet

Suurin osa ammoniumnitraatista käytetään joko suoraan hyvänä typpilannoitteena tai muiden lannoitteiden välituotteena. Ammoniumnitraattiin perustuvien räjähteiden syntymisen estämiseksi kaupallisesti saatavilla olevia lannoitteita täydennetään komponenteilla, jotka vähentävät puhtaan ammoniumnitraatin räjähdys- ja räjähdysominaisuuksia, kuten liitu ( kalsiumkarbonaatti ).

Australiassa, Kiinassa, Afganistanissa, Irlannissa ja joissakin muissa maissa ammoniumnitraatin vapaa myynti myös lannoitteina on kiellettyä tai rajoitettua. Oklahoma Cityn terrori-iskun jälkeen ammoniumnitraatin myyntiä ja hallussapitoa koskevia rajoituksia otettiin käyttöön joissakin Yhdysvaltain osavaltioissa [2] .

Räjähteet

Teollisuudessa ja kaivosteollisuudessa yleisimmin käytettyjä ammoniumnitraatin seoksia erilaisten hiilivetyjen palavien materiaalien kanssa, muita räjähteitä sekä monikomponenttisia seoksia:

koostumukset, kuten ammoniumnitraatti/ dieselpolttoaine ( ANFO )
ammoniumnitraatti/ hydratsiini nestemäinen seos ( Astrolite )
vedellä täytetyt teollisuusräjähteet ( Akvanal , Akvanit jne .)
seokset muiden räjähteiden kanssa ( ammoniitti , detoniitti jne.)
seos alumiinijauheen kanssa ( ammonaali )

Puhtaassa muodossaan ammoniumnitraatti on räjähdysenergian suhteen huomattavasti useimpia räjähteitä huonompi, mutta sen räjähtävyys on otettava huomioon kuljetuksen ja varastoinnin aikana. Rakeisen nitraatin räjähtävyys kasvaa sen kosteuden lisääntyessä ja lämpötilan muutosten myötä, mikä johtaa uudelleenkiteytymiseen [3] .

Turvallinen koostumus

Vuonna 2013 Sandia National Laboratories ilmoitti kehittävänsä turvallisen ja tehokkaan yhdisteen, joka perustuu ammoniumnitraatin ja rautasulfaatin seokseen , jota ei voida käyttää siihen perustuvien räjähteiden valmistamiseen. Koostumuksen hajoamisen aikana SO 4 2− -ioni sitoutuu ammoniumioniin ja rauta-ioni nitraatti-ioniin, mikä estää räjähdyksen. Rautasulfaatin lisääminen lannoitteen koostumukseen voi myös parantaa lannoitteen teknisiä ominaisuuksia erityisesti happamassa maaperässä. Kirjoittajat kieltäytyivät suojaamasta lannoitekoostumusta patentilla, jotta tämä koostumus voitaisiin levittää nopeasti alueilla, joilla on korkea terrorismin uhka [4] .

Lisätietoja

Maailman ammoniumnitraatin tuotanto vuonna 1980 oli typenä mitattuna 14 miljoonaa tonnia.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Dubnov L.V., Bakharevitš N.S., Romanov A.I. Teolliset räjähteet . - 3. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M .: Nedra, 1988. - S. 227-228 . — 358 s. — ISBN 5-247-00285-7 .
↑ Homeland Security säätelee Oklahoma Cityssä Norjan pommi -iskuissa käytettyjä lannoitekemikaaleja . Associated Press (2. elokuuta 2011). Käyttöpäivä: 30. syyskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 1. tammikuuta 2015.
↑ Azotchikin käsikirja / toim. toim. E. Ya. Melnikova . - 2. painos, tarkistettu .. - M. : Chemistry, 1987. - S. 157, 159. - 464 s.
↑ Kotitekoisessa pommissa kuohuva lannoite voi pelastaa ihmishenkiä ympäri maailmaa (uutistiedote) (23. huhtikuuta 2013). Arkistoitu alkuperäisestä 6. syyskuuta 2015. Haettu 30. syyskuuta 2013.

Kirjallisuus

Ammoniumnitraatin tekniikka , toim. V. M. Olevsky, M., 1978.
Typpihapon suolat , Miniovich M.A., M., 1964.
Olevsky V. M., Ferd M. L., " J. Vses. chem. heistä. D. I. Mendelejev ”, 1983, osa 28, nro 4, s. 27-39.
Dubnov L. V., Bakharevitš N. S., Romanov A. I. Teolliset räjähteet. - 3. painos, tarkistettu. ja ylimääräisiä - M.: Nedra, 1988. - 358 s.

Linkit

Ammoniumnitraatti kemian sanakirjassa Arkistoitu 17. tammikuuta 2008 Wayback Machinessa

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Hienoa norjalaista Hienoa norjalaista Iso venäläinen Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 12132922h J9U : 987007565945005171 LCCN : sh86006302 NDL : 00576059