Способы получения нитрата аммония

Нитрат аммония

Систематическое
наименование Нитрат аммония Хим. формула NH₄NO₃ Состояние твёрдый Молярная масса 80,04 г/моль Плотность 1,725 (IV модификация) Т. плав. 169,6 °C Т. кип. 235 °C Т. разл.

210 °C Растворимость в воде 20 °C — 190 г/100 мл ГОСТ ГОСТ 14702-79 Рег. номер CAS 6484-52-2 PubChem 22985 Рег. номер EINECS 229-347-8 SMILES

RTECS BR9050000 ChEBI 63038 ChemSpider 21511 Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Нитрат аммония (аммонийная (аммиачная) селитра) — химическое соединение NH₄NO₃, соль азотной кислоты. Впервые получена Глаубером в 1659 году. Используется в качестве компонента взрывчатых веществ и как азотное удобрение.

Содержание

• 1 Физические свойства
  • 1.1 Растворимость
  • 1.2 Состав
• 2 Методы получения
  • 2.1 Основной метод
  • 2.2 Метод Габера
  • 2.3 Нитрофосфатный метод
• 3 Химические свойства
• 4 Кристаллические состояния нитрата аммония
• 5 Применение
  • 5.1 Удобрения
  • 5.2 Взрывчатые вещества
• 6 Безопасный состав
• 7 Дополнительная информация

Физические свойства

Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при пониженном давлении — 235 °C. Молекулярная масса 80,04 а. е.м. Скорость детонации 2570 м/с.

Растворимость

Растворимость в воде:

Температура, °C	Растворимость, г/100мл
0	119
10	150
25	212
50	346
80	599
100	1024

При растворении происходит сильное поглощение тепла (аналогично нитрату калия), что значительно замедляет растворение. Поэтому для приготовления насыщенных растворов нитрата аммония применяется нагревание, при этом твёрдое вещество засыпается небольшими порциями.

Также соль растворима в аммиаке, пиридине, метаноле, этаноле.

Состав

Содержание элементов в нитрате аммония в массовых процентах:

Методы получения

Основной метод

В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:

Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен). После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95—99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нём получить практически невозможно.

Метод Габера

По способу Габера из азота и водорода синтезируется аммиак, часть которого окисляется до азотной кислоты и реагирует с аммиаком, в результате чего образуется нитрат аммония:

Нитрофосфатный метод

Этот способ также известен как способ Одда, названный так в честь норвежского города, в котором был разработан этот процесс. Он применяется непосредственно для получения азотных и азотно-фосфорных удобрений из широко доступного природного сырья. При этом протекают следующие процессы:

1. Природный фосфат кальция (апатит) растворяют в азотной кислоте:
   • Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ ⟶ 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂
2. Полученную смесь охлаждают до 0 °C, при этом нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата — Ca(NO₃)₂·4H₂O, и его отделяют от фосфорной кислоты.
3. На полученный нитрат кальция, не очищенный от фосфорной кислоты, действуют аммиаком, получая в итоге нитрат аммония:
   • Ca(NO₃)₂ + 4H₃PO₄ + 8NH₃ ⟶ CaHPO₄↓ + 2NH₄NO₃ + 3(NH₄)₂HPO₄

А также амфотерный метод.

Химические свойства

Термическое разложение нитрата аммония может происходить по-разному, в зависимости от температуры:

Кристаллические состояния нитрата аммония

Изменения кристаллического состояния нитрата аммония под воздействием температуры и давления меняют его физические свойства. Обычно различают следующие состояния:

Кристаллические состояния нитрата аммония

Система	Диапазон температур (°C)	Состояние	Изменение объёма (%)
—	> 169.6	жидкость
I	169.6 — 125.2	кубическая	−2.13
II	125.5 — 84.2	тетрагональная	−1.33
III	84.2 — 32.3	α-ромбическая	+0.8
IV	32.3 — −16.8	β-ромбическая	−3.3
V	−50 — −16.8	тетрагональная	+1.65
VI	существует при высоких давлениях
VII	170
VIII	существует при высоких давлениях
IX	существует при высоких давлениях

Фазовый переход от IV к III при 32,3 °C приносит неприятности производителям удобрений, потому как изменения плотности приводят к разрушению частиц при хранении и применении. Это особенно важно в тропических странах, где нитрат аммония испытывает циклические изменения, приводящие к разрушению гранул, слёживанию, повышенному пылению и риску возникновения взрыва.

Применение

Удобрения

Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение, либо как полупродукт для получения прочих удобрений. Для предотвращения создания взрывчатых веществ на основе нитрата аммония в удобрения, доступные в широкой продаже, добавляют компоненты, снижающие взрывоопасность и детонационные свойства чистого нитрата аммония, такие как мел (карбонат кальция).

В Австралии, Китае, Афганистане, Ирландии и некоторых других странах свободная продажа нитрата аммония даже в виде удобрений запрещена или ограничена. После террористического акта в Оклахома-Сити ограничения на продажу и хранение нитрата аммония были введены в некоторых штатах США.

Взрывчатые вещества

Наиболее широко в промышленности и горном деле применяются смеси аммиачной селитры с различными видами углеводородных горючих материалов, других взрывчатых веществ, а также многокомпонентные смеси:

• составы типа аммиачная селитра/дизельное топливо (АСДТ)
• жидкая смесь аммиачная селитра/гидразин (Астролит)
• водонаполненные промышленные взрывчатые вещества (Акванал, Акванит и др.)
• смеси с другими взрывчатыми веществами (Аммонит, Детонит и др.)
• смесь с алюминиевой пудрой (аммонал)

Аммиачная селитра отличается большой гигроскопичностью, поэтому в качестве взрывчатого вещества не используется, так как в сыром виде взрывчатые свойства утрачиваются.

Безопасный состав

В 2013 г. сотрудники Sandia National Laboratories объявили о разработке безопасного и эффективного состава на основе смеси нитрата аммония с сульфатом железа, который не может быть использован для создания на его основе взрывчатых веществ. При разложении состава ион SO₄ 2− связывается с ионом аммония, а ион железа — с нитрат-ионом, что предотвращает взрыв. Введение в состав удобрения сульфата железа может улучшить и технологические характеристики удобрения, особенно на закисленных почвах. Авторы отказались от защиты формулы удобрения патентом с тем, чтобы этот состав мог получить быстрое распространение в регионах с высокой террористической опасностью.

Дополнительная информация

Мировое производство аммиачной селитры на 1980 год составляло 14 млн т, в пересчёте на азот.

Источник

Нитрат аммония

210 °C

Нитрат аммония
Общие
Систематическое наименование	Нитрат аммония
Химическая формула	NH4NO3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдый
Отн. молек. масса	80,04 а. е. м.
Молярная масса	80,04 г/моль
Плотность	1,725 (IV модификация) г/см³
Термические свойства
Температура плавления	169,6 °C
Температура кипения	235 °C
Температура разложения
Химические свойства
Растворимость в воде	20 °C — 190 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	6484-52-2

Нитра́т аммо́ния (аммонийная (аммиачная) селитра) — химическое соединение NH₄NO₃, соль азотной кислоты. Впервые получена Глаубером в 1659 году.

Содержание

Физические свойства

Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при повышенном давлении — 235 °C. Молекулярная масса 80,04 а. е. м.. Скорость детонации 2570 м/с.

Растворимость

Температура, °C	Растворимость, г/100мл
0	119
25	212
50	346
100	1024

При растворении происходит сильное поглощение тепла (аналогично нитрату калия), что значительно замедляет растворение. Поэтому для приготовления насыщенных растворов нитрата аммония применяется нагревание, при этом твёрдое вещество засыпается небольшими порциями.

Состав

Содержание элементов в нитрате аммония в массовых процентах:

Методы получения

Основной метод

В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:

Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен). После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95—99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нём () получить практически невозможно.

Метод Габера

По способу Габера из азота и водорода синтезируется аммиак, часть которого окисляется до азотной кислоты и реагирует с аммиаком, в результате чего образуется нитрат аммония:

• при давлении, высокой температуре и катализаторе
• 
• .

Нитрофосфатный метод

Этот способ также известен как способ Одда, названный так в честь норвежского города, в котором был разработан этот процесс. Он применяется непосредственно для получения азотных и азотно-фосфорных удобрений из широко доступного природного сырья. При этом протекают следующие процессы:

1. Природный фосфат кальция (апатит) растворяют в азотной кислоте:
   • .
2. Полученную смесь охлаждают до 0 °C, при этом нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата — Ca(NO₃)₂·4H₂O, и его отделяют от фосфорной кислоты.
3. На полученный нитрат кальция и не удалённую фосфорную кислоту действуют аммиаком, и в итоге получают нитрат аммония:
   • .

А также амфотерный метод.

Химические свойства

Реакции разложения

Термическое разложение нитрата аммония может происходить по-разному, в зависимости от температуры:

1. Температура ниже 270 °C:
   • .
2. Температура выше 270 °C, или детонация:
   • .

Кристаллические состояния нитрата аммония

Изменения кристаллического состояния нитрата аммония под воздействием температуры и давления меняют его физические свойства. Обычно различают следующие состояния:

Кристаллические (=)состояния нитрата аммония

Система	Диапазон температур (°C)	Состояние	Изменение объёма (%)
—	> 169.6	жидкость
I	169.6 — 125.2	кубическая	+2.1
II	125.5 — 84.2	тетрагональная	−1.3
III	84.2 — 32.3	α-ромбическая	+3.6
IV	32.3 — −16.8	β-ромбическая	−2.9
V	Применение Взрывчатые вещества Наиболее широко в промышленности и горном деле применяются смеси аммиачной селитры с различными видами углеводородных горючих материалов, других взрывчатых веществ, а также многокомпонентные смеси: Удобрения Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение, либо как полупродукт для получения прочих удобрений. Аварии и взрывы 21 сентября1921 года в Оппау в Германии на складе завода фирмы BASF при работах по дроблению небольшими взрывами слежавшихся масс нитрата аммония произошёл катастрофический взрыв примерно 4500 тонн удобрения и мощностью в 1-2 килотонны тротилового эквивалента. На месте склада образовалась воронка удлинённой формы размером более 160 метров и глубиной более 10 метров. По официальным данным, в результате взрыва погиб 561 человек [1] . 16 апреля1947 года во время погрузки аммиачной селитры на пароход «Гранкан» в гавани города Техас-сити (англ.) произошёл пожар, который в результате неграмотных действий по его тушению, привёл к катастрофическому по последствиям взрыву приблизительно 2300 тонн удобрения. В результате взрыва были разрушены портовые сооружения, несколько судов, многие предприятия и жилые дома. Погибло более полутора тысяч человек, сотни пропали без вести и их тела не были найдены. Травмы получили более трёх с половиной тысяч человек. [2] 21 сентября2001 года на тулузском заводе AZF взорвался ангар с 300 тонн нитрата аммония, погибли около 30 человек. 9 марта2004 года в Испании взорвался грузовик, перевозивший нитрат аммония; 2 человека погибли [3] . 22 июля2011 год в Правительственном квартале Осло, Норвегия, прогремел взрыв. Заложенная в автомобиль «Volkswagen Crafter» радиоуправляемая бомба была изготовлена из сельскохозяйственных удобрений на основе аммиачной селитры и дизельного топлива. Вследствие этого взрыва 8 человек погибли, пятнадцать получили ранения. Виновником теракта был объявлен Андерс Беринг Брейвик. Дополнительная информация Мировое производство аммиачной селитры на 1980 год составляло 14 млн т, в пересчёте на азот. Источник Читайте также:  Лучшие способы лечение ангины Оцените статью Вам также может понравиться Ясень семена способ распространения Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической Ярлыки способы создания ярлыков ос windows Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки Японское удобрение фуджима способ применения Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка Японский чай способ заварки Технология заваривания японского чая Известно, что Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты