✖


Jump to content

Нитрат аммония

Нитрат аммония
Структурная формула
Кристаллическая структура нитрата аммония
Образец белого порошка и шариков
Имена
Название ИЮПАК
Нитрат аммония
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЕМБЛ
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.026.680 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 229-347-8
номер РТЭКС
  • БР9050000
НЕКОТОРЫЙ
Число 0222 – с содержанием горючих веществ >0,2%
1942 г. – с содержанием горючих веществ ≤ 0,2 %.
2067 – удобрения
2426 — жидкость
Характеристики
НХ 4 НО 3
Молярная масса 80.043 g/mol
Появление белое кристаллическое твердое вещество
Плотность 1,725 ​​г/см 3 (20 °С)
Температура плавления 169,6 ° С (337,3 ° F; 442,8 К)
Точка кипения ок. 210 ° C (410 ° F; 483 К) разлагается.
Эндотермический
118 г/100 мл (0 °С)
150 г/100 мл (10 °С)
192 г/100 мл (20 °С)
297 г/100 мл (40 °С)
410 г/100 мл (60 °С)
576 г/100 мл (80 °С)
1024 г/100 мл (100 °С) [1]
−33.6 × 10 −6 см 3 /моль
Структура
орторомбический [2]
Взрывоопасные данные
Чувствительность к ударам очень низкий
Чувствительность к трению очень низкий
Скорость детонации 2500 м/с
Опасности
Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH):
Основные опасности
Взрывчатка, Окислитель
СГС Маркировка :
GHS07: Восклицательный знак GHS03: Окисление GHS01: Взрывоопасное вещество
Опасность
Х201 , Х271 , Х319
П220 , П221 , П264 , П271 , П280 , П372
NFPA 704 (огненный алмаз)
Четырехцветный бриллиант NFPA 704Здоровье 1: Воздействие может вызвать раздражение, но лишь незначительные остаточные повреждения. Например, скипидарВоспламеняемость 0: Не горит. Например, водаНестабильность 3: Способен к детонации или взрывному разложению, но требует сильного инициирующего источника, перед инициированием должен быть нагрет в замкнутом пространстве, вступает в взрывную реакцию с водой или детонирует при сильном ударе. Например, перекись водородаОсобая опасность OX: Окислитель. Например, перхлорат калия
1
0
3
БЫК
Летальная доза или концентрация (LD, LC):
2085–5300 мг/кг (перорально крысам, мышам) [3]
Родственные соединения
Другие анионы
Нитрит аммония
Другие катионы
Нитрат натрия
Калийная селитра
Нитрат гидроксиламмония
Родственные соединения
Перхлорат аммония
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Нитрат аммония представляет собой химическое соединение с формулой НХ 4 НЕТ 3 . Это белая кристаллическая соль, состоящая ионов аммония из и нитрата . Он хорошо растворим в воде и гигроскопичен в твердом состоянии, хотя не образует гидратов . Его преимущественно используют в сельском хозяйстве с высоким содержанием азота в качестве удобрения . [5]

Другое его основное применение — в качестве компонента взрывчатых смесей, используемых в горнодобывающей промышленности, карьерах и гражданском строительстве. Это основной компонент ANFO , популярного промышленного взрывчатого вещества, на долю которого приходится 80% взрывчатых веществ, используемых в Северной Америке; аналогичные составы использовались в самодельных взрывных устройствах .

Многие страны постепенно отказываются от его использования в потребительских приложениях из-за опасений по поводу возможности его неправильного использования. [6] С начала 20 века случайные взрывы нитрата аммония унесли жизни тысяч людей. [6] [7] В 2017 году мировое производство оценивалось в 21,6 миллиона тонн. [8] К 2021 году мировое производство аммиачной селитры сократилось до 16,7 млн ​​тонн. [7]

возникновение

[ редактировать ]

Нитрат аммония встречается в виде природного минерала гвихабаита (ранее известного как нитрамит). [9] – аммиачный аналог селитры (минералогическое название: селитра) [10] [11] – в самых засушливых регионах пустыни Атакама в Чили , часто в виде корки на земле или в сочетании с другими нитратными, йодатными и галогенидными минералами . Здесь добывали нитрат аммония до тех пор, пока процесс Габера-Боша не позволил синтезировать нитраты из атмосферного азота, что сделало добычу нитратов устаревшей.

Производство, реакции и кристаллические фазы

[ редактировать ]

Промышленное производство аммиачной селитры предполагает кислотно-основную реакцию аммиака азотной с кислотой : [12]

HNO3 + NH3 → 4NONH4NO3

Необходимый для этого процесса аммиак получают методом Габера из азота и водорода. Аммиак, полученный процессом Габера, можно окислить до азотной кислоты процессом Оствальда . Аммиак используется в безводной форме (газ), а азотная кислота концентрируется. Реакция бурная из-за ее сильно экзотермической природы. После образования раствора, обычно с концентрацией около 83%, избыток воды выпаривают, в результате чего остается концентрация нитрата аммония (АН) от 95% до 99,9% (расплав АН), в зависимости от марки. Затем расплав АН превращают в «гранулы» или небольшие шарики в распылительной башне или в гранулы путем распыления и галтовки во вращающемся барабане. Гранулы или гранулы могут быть дополнительно высушены, охлаждены и затем покрыты покрытием для предотвращения слеживания. Эти гранулы или гранулы являются типичными продаваемыми продуктами AN.

Другим методом производства является вариант нитрофофорного процесса :

Ca(NO 3 ) 2 + 2 NH 3 + CO 2 + H 2 O → 2 NH 4 NO 3 + CaCO 3

Продукты, карбонат кальция и нитрат аммония, могут быть очищены отдельно или проданы в сочетании как нитрат кальция-аммония .

Нитрат аммония также можно получить посредством реакций метатезиса :

(NH 4 ) 2 SO 4 + Ba(NO 3 ) 2 → 2 NH 4 NO 3 + BaSO 4
(NH 4 ) 2 SO 4 + Ca(NO 3 ) 2 → 2 NH 4 NO 3 + CaSO 4
NH 4 Cl + AgNO 3 → NH 4 NO 3 + AgCl

Реакции

[ редактировать ]

Поскольку нитрат аммония представляет собой соль , оба катиона, NH + 4 и анион, NO − 3 , может участвовать в химических реакциях.

Твердая нитрат аммония разлагается при нагревании. При температуре ниже 300 °C в результате разложения в основном образуются закись азота и вода:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2 H 2 O

При более высоких температурах преобладает следующая реакция. [13]

2 NH 4 NO 3 → 2 N 2 + O 2 + 4 H 2 O

Обе реакции разложения экзотермичны , и их продуктами являются газы. При определенных условиях это может привести к неконтролируемой реакции , при этом процесс разложения становится взрывоопасным. [14] см . в § Бедствия Подробности множество катастроф, связанных с аммиачной селитрой . Произошло , с человеческими жертвами.

Красно-оранжевый цвет облака взрыва обусловлен диоксидом азота , вторичным продуктом реакции. [14]

Кристаллические фазы

[ редактировать ]

Обнаружен ряд кристаллических фаз нитрата аммония. Следующие процессы происходят при атмосферном давлении.

Фаза Температура (°С) Симметрия
(жидкость) (выше 169,6)
я от 169,6 до 125,2 кубический
II от 125,2 до 84,2 четырехугольный
III от 84,2 до 32,3 α- ромбический
IV от 32,3 до −16,8 β- ромбический
V ниже −16,8 четырехугольный [15]

Переход от β-ромбической формы к α-ромбической (при 32,3 °C) происходит при температуре окружающей среды во многих частях мира. Эти формы имеют разницу в плотности на 3,6%, и, следовательно, переход между ними вызывает изменение объема. Одним из практических последствий этого является то, что нитрат аммония нельзя использовать в качестве топлива для твердотопливных двигателей , поскольку в нем образуются трещины. Стабилизированная нитрат аммония (ПСАН) была разработана как решение этой проблемы и включает в себя стабилизаторы на основе галогенидов металлов, которые предотвращают колебания плотности. [16]

Приложения

[ редактировать ]

Удобрения

[ редактировать ]

Аммиачная селитра является важным удобрением с рейтингом NPK 34-0-0 (34% азота). [17] Он менее концентрирован, чем мочевина (46-0-0), что делает нитрат аммония небольшим недостатком при транспортировке. Преимущество аммиачной селитры перед мочевиной состоит в том, что она более стабильна и не теряет быстро азот в атмосферу.

взрывчатые вещества

[ редактировать ]
См. Также: Список катастроф с аммиачной селитрой.

Нитрат аммония легко образует взрывчатые смеси с различными свойствами в сочетании с взрывчатыми веществами, такими как тротил, или с топливом, таким как алюминиевый порошок или мазут. Примеры взрывчатых веществ, содержащих нитрат аммония, включают:

Смесь с мазутом

[ редактировать ]
Основная статья: АНФО

ANFO представляет собой смесь 94% нитрата аммония («AN») и 6% мазута («FO»), широко используемую в качестве промышленного взрывчатого вещества . [18] : 1  Он используется в добыче угля , карьерах , металлургии и гражданском строительстве в нетребовательных приложениях, где преимущества низкой стоимости ANFO, относительной безопасности и простоты использования имеют большее значение, чем преимущества, предлагаемые обычными промышленными взрывчатыми веществами, такими как водостойкость, кислородостойкость . баланс , высокая скорость детонации и производительность при малых диаметрах. [18] : 2 

Терроризм

[ редактировать ]

Взрывчатка на основе нитрата аммония использовалась при взрыве в Стерлинг-холле в Мэдисоне, штат Висконсин, в 1970 году, при взрыве в Оклахома-Сити в 1995 году, при взрыве в Дели в 2011 году , при взрыве в Осло в 2011 году , при взрыве в Мюрманни и при взрыве в Хайдарабаде в 2013 году .

В ноябре 2009 года правительство Северо-Западной пограничной провинции (СЗПП) Пакистана ввело запрет на сульфат аммония , аммиачную селитру и кальциево-аммиачную селитру на территории бывшего округа Малаканд , включающего Верхний Дир , Нижний Дир , Сват , Читрал и и Малакандском районах СЗПП – после сообщений о том, что эти химикаты использовались боевиками для изготовления взрывчатки. Благодаря этим запретам « хлорат калия – материал, который позволяет загораться спичкам – превзошел удобрения в качестве взрывчатого вещества, которое выбирают повстанцы». [19]

Нишевое использование

[ редактировать ]

Нитрат аммония используется в некоторых мгновенных холодных компрессах , поскольку его растворение в воде сильно эндотермично . В 2021 году Университет науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии провел эксперименты по изучению возможности растворения нитрата аммония в воде для автономных систем охлаждения и в качестве хладагента. Они предположили, что воду можно дистиллировать и повторно использовать с использованием солнечной энергии, чтобы избежать потерь воды в суровых условиях. [20]

Когда-то его использовали в сочетании с самостоятельным взрывчатым «топливом», таким как нитрат гуанидина . [21] [22] в качестве более дешевой (но менее стабильной) альтернативы 5-аминотетразолу в наполнителях подушек безопасности производства Takata Corporation , которые были отозваны как небезопасные после гибели 14 человек. [23] Общее число смертей в США на данный момент составляет 27. [24]

Безопасность, обращение и хранение

[ редактировать ]

Существуют многочисленные рекомендации по безопасности при хранении и обращении с нитратом аммония. Данные по охране здоровья и безопасности приведены в паспортах безопасности, которые можно получить у поставщиков и различных правительств. [25] [26] [27]

Чистая аммиачная селитра не горит, но как сильный окислитель поддерживает и ускоряет горение органических (и некоторых неорганических) материалов. [25] [28] [29] Не следует хранить рядом с горючими веществами.

Хотя нитрат аммония стабилен при температуре и давлении окружающей среды во многих условиях, он может взорваться от сильного инициирующего заряда. Его нельзя хранить рядом с взрывчатыми веществами или взрывчатыми веществами.

Расплавленный нитрат аммония очень чувствителен к ударам и детонации, особенно если он загрязнен несовместимыми материалами, такими как горючие вещества, легковоспламеняющиеся жидкости, кислоты, хлораты, хлориды, сера, металлы, древесный уголь и опилки. [30] [25]

Контакт с некоторыми веществами, такими как хлораты , минеральные кислоты и сульфиды металлов , может привести к энергичному или даже бурному разложению, способному воспламенить близлежащие горючие материалы или детонировать. [31] [32]

Нитрат аммония после плавления начинает разлагаться с выделением NO x , HNO 3 , NH
3 и Н 2 О. ​Его нельзя нагревать в замкнутом пространстве. [25] Возникающие в результате разложения тепло и давление повышают чувствительность к детонации и увеличивают скорость разложения. Детонация может произойти при давлении 80 атмосфер . Загрязнение может снизить это давление до 20 атмосфер. [30]

Нитрат аммония имеет критическую относительную влажность 59,4% при 30 °C. При более высокой влажности он будет поглощать влагу из атмосферы. Поэтому важно хранить аммиачную селитру в плотно закрытой таре. В противном случае он может слиться в большую твердую массу. Нитрат аммония может поглотить достаточно влаги, чтобы перейти в жидкое состояние. Смешивание нитрата аммония с некоторыми другими удобрениями может снизить критическую относительную влажность. [33]

Возможность использования этого материала в качестве взрывчатого вещества побудила принять меры регулирования. Например, в Австралии в августе 2005 года вступили в силу Положения об опасных грузах, обеспечивающие лицензирование обращения с такими веществами. [34] Лицензии выдаются только заявителям (отраслям) при наличии соответствующих мер безопасности для предотвращения любого неправомерного использования. [35] Дополнительные виды использования, такие как образовательные и исследовательские цели, также могут быть рассмотрены, но индивидуальное использование не рассматривается. Сотрудники компаний, имеющих лицензии на работу с этим веществом, по-прежнему должны находиться под наблюдением уполномоченного персонала и должны пройти проверку безопасности и национальной полиции, прежде чем может быть выдана лицензия.

Опасности для здоровья

[ редактировать ]

Нитрат аммония не опасен для здоровья и обычно используется в удобрениях. [36] [37] [38]

Нитрат аммония имеет ЛД 50 2217 мг/кг. [39] что для сравнения составляет примерно две трети от поваренной соли .

Катастрофы

[ редактировать ]
Основная статья: Список катастроф с аммиачной селитрой

Нитрат аммония при нагревании разлагается безвзрывоопасно на газы закись азота и водяной пар . Однако его можно вызвать взрывное разложение в результате детонации . [40] Большие запасы материала также могут представлять собой серьезную опасность пожара из-за того, что они способствуют окислению , ситуация, которая может легко перерасти в детонацию. Взрывы нередки: в большинстве лет происходят относительно небольшие инциденты, но также произошло несколько крупных и разрушительных взрывов. Примеры включают взрыв Оппау 1921 года (один из крупнейших искусственных неядерных взрывов ), катастрофу в Техас-Сити 1947 года, взрывы в Тяньцзине в Китае в 2015 году и взрыв в Бейруте в 2020 году . [41]

Нитрат аммония может взорваться по двум механизмам:

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002 г., ISBN   0-07-049439-8
  2. ^ Каневский, Мацей; Гуцулак-Монка, Марта; Зелинский, Якуб; Биган, Марцин; Хоффманн, Кристина; Хоффманн, Джозеф (2021). «Кристаллические фазовые переходы и реакционная способность нитрата аммония в системах, содержащих избранные карбонатные соли» . Кристаллы . 11 (10): 1250. дои : 10.3390/cryst11101250 . ISSN   2073-4352 .
  3. ^ Мартель, Б.; Кэссиди, К. (2004). Анализ химического риска: Практическое руководство . Баттерворт-Хайнеманн. п. 362. ИСБН  1-903996-65-1 .
  4. ^ «Информация о рейтинге опасности огненных алмазов NFPA» . Архивировано из оригинала 17 февраля 2015 года . Проверено 13 марта 2015 г.
  5. ^ Запп, Карл-Хайнц (2012). «Соединения аммония». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_243 . ISBN  9783527303854 .
  6. ^ Jump up to: а б Нитрат аммония продается тоннами, поскольку регулирование США зашло в тупик. Архивировано 28 февраля 2018 года в Wayback Machine – The Dallas Morning News.
  7. ^ Jump up to: а б «Производство аммиачной селитры по странам, 2023 - knoema.com» . Кноэма .
  8. ^ «Производство аммиачной селитры по странам, 2019 г.» . Кноэма . Проверено 14 августа 2020 г. .
  9. ^ «Гвихабайте» . www.mindat.org .
  10. ^ «Нитра» . www.mindat.org .
  11. ^ «Список минералов» . www.ima-mineralogy.org . 21 марта 2011 г.
  12. ^ US 4927617 , Виллар, Александр и Котонеа, Ив, «Процесс производства концентрированных растворов нитрата аммония», опубликован 22 мая 1990 г., передан Societe Chimique des Charbonnages SA.  
  13. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 469. ИСБН  978-0-08-037941-8 .
  14. ^ Jump up to: а б «Химия взрыва в Бейруте» . Новости химии и техники .
  15. ^ Чой, CS; Праск, HJ (1983). «Структура ND 4 NO 3 фазы V методом порошковой нейтронографии» . Акта Кристаллографика Б. 39 (4): 414–420. Бибкод : 1983AcCrB..39..414C . дои : 10.1107/S0108768183002669 .
  16. ^ Кумар, Пратим (декабрь 2019 г.). «Достижения в области методов фазовой стабилизации АН с использованием КДН и других химических соединений для получения зеленых окислителей» . Оборонные технологии . 15 (6): 949–957. дои : 10.1016/j.dt.2019.03.002 .
  17. ^ «Содержание питательных веществ в удобрениях» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2012 года . Проверено 27 июня 2012 г.
  18. ^ Jump up to: а б Кук, Мелвин А. (1974). Наука о промышленных взрывчатых веществах . ИРЕКО Химикаты. п. 1. АСИН   B0000EGDJT .
  19. ^ Брук, Том Ванден. «Афганские производители бомб переходят на новую взрывчатку для СВУ» . США СЕГОДНЯ .
  20. ^ Коксворт, Бен (20 сентября 2021 г.). «Солнечный свет и соленая вода объединяют усилия в системе охлаждения без электричества» . Новый Атлас . Гизмаг Пти Лтд . Проверено 21 сентября 2021 г.
  21. ^ US 5531941 , Пул, Дональд Р., «Способ приготовления композиции, не содержащей азидов, образующей газ», опубликован 2 июля 1996 г., передан Лаборатории автомобильных систем.  
  22. ^ Состав подушек безопасности уже много лет раздражает Такату - The New York Times
  23. ^ Более дешевая подушка безопасности и путь Такаты к смертельному кризису. – Нью-Йорк Таймс
  24. ^ «Прожектор Таката» . NHTSA.gov . Проверено 31 мая 2024 г.
  25. ^ Jump up to: а б с д Консультации по химическим веществам: безопасное хранение, обращение и управление нитратом аммония Агентство по охране окружающей среды США
  26. ^ «Хранение и обращение с нитратом аммония» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 4 июля 2011 года . Проверено 22 марта 2006 г.
  27. ^ «Паспорт безопасности нитрата аммония» . Архивировано из оригинала 18 августа 2011 года . Проверено 25 января 2012 г.
  28. ^ Прадьот Патнаик (2002). Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл. ISBN  0-07-049439-8 .
  29. ^ «Аммиачная селитра» . ПабХим . Проверено 6 августа 2020 г.
  30. ^ Jump up to: а б «Отчет об обновлении отчета PHA MOD1 об острове Кураганг» . Орика Майнинг Сервисез . 1 апреля 2012 года. Архивировано из оригинала 12 августа 2014 года . Проверено 6 августа 2020 г.
  31. ^ «Химико-технологические операции» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 апреля 2016 года.
  32. ^ «Аммиачная селитра» . webwiser.nlm.nih.gov . Проверено 6 августа 2020 г.
  33. ^ Удобрения Европы (2006). «Руководство по совместимости материалов для смесей удобрений» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 8 июня 2015 года.
  34. ^ «Правила об опасных грузах (HCDG)» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 марта 2012 года.
  35. ^ Нитрат аммония - регулирование его использования, баланс доступа и защита от «Работабезопасная Виктория» . Архивировано из оригинала 11 марта 2011 года.
  36. ^ КФ Индастриз. «Паспорт безопасности нитрата аммония» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2014 года.
  37. ^ «Chemicalland21 – Нитрат аммония» . Архивировано из оригинала 10 января 2012 года.
  38. ^ «Аммиачная селитра». Патон Удобрения Pty Ltd. 2005.
  39. ^ «Паспорт безопасности материала, Паспорт безопасности нитрата аммония» . Архивировано из оригинала 18 августа 2011 года . Проверено 25 января 2012 г.
  40. ^ Чатурведи, Шалини; Дэйв, Прагнеш Н. (январь 2013 г.). «Обзор термического разложения нитрата аммония». Журнал энергетических материалов . 31 (1): 1–26. Бибкод : 2013JEnM...31....1C . дои : 10.1080/07370652.2011.573523 . S2CID   94427830 .
  41. ^ «Президент Ливана призывает ввести двухнедельное чрезвычайное положение в Бейруте после взрыва» . Рейтер . Бейрут. 4 августа 2020 г. Проверено 4 августа 2020 г. Аун в комментариях, опубликованных в Twitter-аккаунте президента, заявил, что «неприемлемо» то, что 2750 тонн нитрата аммония хранились на складе в течение шести лет без мер безопасности, и пообещал, что виновные понесут «самое суровое наказание».

Источники

[ редактировать ]
  • Свойства: ЮНИДО и Международный центр разработки удобрений (1998), Руководство по удобрениям , Kluwer Academic Publishers, ISBN   0-7923-5032-4 .
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ammonium_nitrate&oldid=1233943261"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 32b039768be63a1d9ab71368c15e0f7c__1720713780
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/32/7c/32b039768be63a1d9ab71368c15e0f7c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Ammonium nitrate - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)