Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология


Нитрат аммония

Нитрат аммония


нитрат аммония

Нитрат аммония
нитрат аммония
нитрат аммония
Систематическое
наименование
Нитрат аммония
Хим. формулаNH4NO3
Состояниетвёрдый
Молярная масса80,04 г/моль
Плотность1,725 (IV модификация)
Т. плав.169,6 °C
Т. кип.235 °C
Т. разл.~210 °C
Растворимость в воде20 °C — 190 г/100 мл
ГОСТГОСТ 14702-79
Рег. номер CAS6484-52-2
PubChem
Рег. номер EINECS229-347-8
SMILES
InChI
RTECSBR9050000
ChEBI63038
ChemSpider
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.

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, °CРастворимость, г/100мл
0119
10150
25212
50346
80599
1001024

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:

  • O — 60 %,
  • N — 35 %,
  • H — 5 %.

Методы получения

Основной метод

В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:

NH3 + HNO3 →   NH4NO3

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:

3H2 + N2 ⟶   2NH3  при давлении, высокой температуре и катализаторе
NH3 + 2O2 ⟶   HNO3 + H2O
HNO3 + NH3 ⟶   NH4NO3

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.

селитра аммиачная

Химические свойства

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

  1. Температура ниже 200 °C:
    •  NH4NO3 ⟶   N2O↑   + 2H2O + Q
  2. Температура выше 350 °C, или детонация:
    •  2NH4NO3 ⟶   2N2 + O2 + 4H2O

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
СистемаДиапазон температур (°C)СостояниеИзменение объёма (%)
> 169.6жидкость

I169.6 — 125.2кубическая−2.13
II125.5 — 84.2тетрагональная−1.33
III84.2 — 32.3α-ромбическая

(моноклинная)

+0.8
IV32.3 — −16.8β-ромбическая

(бипирамидальная)

−3.3
V−50 — −16.8тетрагональная+1.65
VIсуществует при высоких давлениях


VII170


VIIIсуществует при высоких давлениях


IXсуществует 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.

селитра аммиачная

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.

селитра аммиачная

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 SO42− 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.