Amonijum nitrat

Amonijum nitrat
Nazivi
	IUPAC naziv Amonijum nitrat
Identifikacija
CAS broj	6484-52-2 ;
3D model (Jmol)	interaktivna slika;
ChemSpider	21511 ;
ECHA InfoCard	100.026.680
EC broj	229-347-8
PubChem C ID	22985;
RTECS	BR9050000
UNII	T8YA51M7Y6 ;
UN broj	0222 – sa > 0,2% zapaljivih supstanci; 1942 – sa <= 0,2% zapaljivih supstanci; 2067 – đubriva; 2426 – tečnost
	SMILES [O-][N+]([O-])=O.[NH4+]; ; ; ; ; ;
Svojstva
Hemijska formula	NH4NO3
Molarna masa	80,043 g/mol
Agregatno stanje	bela čvrsta materija
Gustina	1,725 g/cm³ (20°C)
Tačka topljenja	169,6 °C (337,3 °F; 442,8 K)
Tačka ključanja	aproks. 210 °C (410 °F; 483 K) razlaže se
Rastvorljivost u vodi	Endotermičan; 118 g/100 ml (0°C); 150 g/100 ml (20°C); 297 g/100 ml (40°C); 410 g/100 ml (60°C); 576 g/100 ml (80°C); 1024 g/100 ml (100°C)
Magnetna susceptibilnost (χ)	-33,6·10−6 cm³/mol
Struktura
Kristalna rešetka/struktura	trigonalna
Eksplozivnost
Osetljivost na šok	veoma niska
Osetljivost na trenje	veoma niska
Brzina detonacije	2500 m/s
Opasnosti
Opasnost u toku rada	Eksplozivan, oksidirajući
GHS grafikoni
GHS signalna reč	Opasnost
GHS opis opasnosti	H201, H271, H319
GHS mere predostrožnosti	P220, P221, P271, P280, P264, P372
NFPA 704	0 1 3 OX
	Letalna doza ili koncentracija (LD, LC):
LD50 (LD50)	2085–5300 mg/kg (oralno kod pacova, miševa)
Srodna jedinjenja
Drugi anjoni	Amonijum nitrit
Drugi katjoni	Natrijum nitrat; Kalijum nitrat; Hidroksilamonijum nitrat
Srodna jedinjenja	Amonijum perhlorat
	Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
	verifikuj (šta je ?)
	Reference infokutije

Hemijsko jedinjenje amonijum nitrat, nitrat amonijaka sa hemijskom formulom N H₄NO₃, je bela kristalna supstanca na sobnoj temperaturi i standardnom pritisku, koja je veoma rastvorna u vodi. On je u širokoj upotrebi u agrikulturi kao đubrivo sa visokim sadržajem azota.^[6] On se takođe koristi kao oksidacioni agens u eksplozivima. On je glavna komponenta ANFO eksploziva, popularnog industrijskog eksploziva koji sačinjava 80% eksploziva koji se koriste u Severnoj Americi; slična formulacija je korištena u improvizovanim eksplozivnim napravama. Mnoge zemlje postupno ukidaju njegovi primenu u potrošačkim aplikacijama zbog zabrinutosti u pogledu mogućih zloupotreba.^[7]

Pojava

Amonijum nitrat se nalazi kao prirodni mineral (gvahabet — amonijumski analog nitera, i drugih nitratnih minerala kao što je natrijum nitrata poznat kao nitratin) u najsuvljim regionima pustinje Atakama u Čileu, često kao kora na zemljištu i/ili u sprezi sa drugim nitratima, jodatima, i halidnim mineralima. Amonijum nitrat je iskopavan tamo u prošlosti, dok se u današnje vreme skoro 100% ove hemikalije dobija sintetičkim putem.

Proizvodnja

Procesi proizvodnje amonijum nitrata u industriji su hemijski jednostavni, mada predstavljaju tehnološki izazov. Kiselinsko-bazna reakcija amonijaka sa azotnom kiselinom proizvodi rastvor amonijum nitrata:^[8]

HNO₃(aq) + NH₃(l) → NH₄NO₃(aq)

Amonijak se koristi u svojoj anhidratnoj formi (i.e., gasovitoj formi) i azotna kiselina je koncentrovana. Ova reakcija je burna usled njene visoko egzotermne prirode. Nakon što se formira rastvor, tipično pri koncentraciji od oko 83%, višak vode se uparava do amonijum nitratnog (AN) sadržaja sa koncentracijom od 95% do 99,9% (AN istopljen), u zavisnosti od stepena. Rastopljeni AN se zatim oblikuje u globule ili male perle u sprejnom tornju, ili u granule raspršivanjem i prevrtanjem u rotirajućem bubnju. Globule ili granule se mogu dodatno sušiti, ohladiti i zatim presvući kako bi se sprečilo zgrušavanje. Ove globule ili granule su tipični AN produkti u prodaji.

Amonijak koji je neophodan za ovaj proces se dobija putem Haberovog procesa iz azota i vodonika. Amonijak proizveden Haberovim procesom se oksiduje do azotne kiseline putem Ostvaldovog procesa. Alternativni proizvodni metod je varijanta Odovog procesa:

Ca(NO₃)₂ + 2 NH₃ + CO₂ + H₂O → 2 NH₄NO₃ + CaCO₃

Produkti, kalcijum karbonat i amonijum nitrat, se mogu zasebno prečistiti ili prodavati u kombinaciji kao kalcijum amonijum nitrat.

Amonijum nitrat se isto tako može formirati putem metateznih reakcija:

(NH₄)₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ → 2 NH₄NO₃ + BaSO₄

NH₄Cl + AgNO₃ → NH₄NO₃ + AgCl

Reakcije

Amonijum nitrat reaguje sa metalnim hidroksidima, pri čemu se oslobađa amonijak i formira nitrat alkalnog metala:

NH₄NO₃ + MOH → NH₃ + H₂O + MNO₃ (M = Na, K)

Amonijum nitrat ne ostavlja ostatak kad se zagreva:

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

Kad se brzo zagreva ili pri eksplozijama predominantna reakcija je:

2NH₄NO₃ → 2N₂ + O₂ + 4H₂O

Amonijum nitrat se isto tako formira u atmosferi od emisija NO, SO₂, i NH₃, i kao sekundarna komponenta pojedinih PM₁₀ čestica.^[9]

Kristalne faze

Transformacije kristalnih stana usled promena uslova (temperature, pritiska) utiču na fizička svojstva amonijum nitrata. Sledeća kristalna stanja su bila identifikovana:

Sistem	Temperatura ( °C)	Stanje	Promena zapremine (%)
	> 169,6	tečnosti
I	169,6 do 125,2	kubna	−2.1
II	125,2 do 84,2	tetragonalna	+1.3
III	84,2 to 32,3	α-rombna	−3,6
IV	32,3 do −16,8	β-hombna	+2.9
V	< −16,8	tetragonalna

Tip V kristala je kvazi kubna forma srodna sa cezijum hloridom, azotni atomi nitratnih anjona i amonijum katjoni su mesta u kubnoj rešetci gde bi Cs i Cl bili u CsCl rešetci.^[10]

Primena

Zagrevanje ili paljenje može da izazove silovito sagorevanje ili eksploziju.^[11] Amonijum nitrat reaguje sa zapaljivim i redukujućim materijalima kao jak oksidans. On je u širokoj upotrebi u đubrivima i eksplozivima. Amonijum nitrati se takođe koriste za modifikovanje brzine detonacije drugih eksploziva. Primeri su amonijumski dinamiti (nitroglicerin).

Đubrivo

Amonijum nitrat je važno đubrivo sa NPK oznakom 34-0-0 (34% azota).^[12] On je manje koncentrovan od uree (46-0-0), što daje amonijum nitratu izvesnu transportnu inferiornost. Amonijum nitratova prednost u odnosu na ureu je da je on stabilniji i da brzo ne gubi azot u atmosferu.

Eksplozivi

Amonijum nitrat nije, sam po sebi, eksploziv,^[13] ali se od njega lako formiraju eksplozivne smeše raznih svojstava kad se kombinuje sa primarnim eksplozivima kao što su azidi ili sa gorivima kao što je aluminijumski prah ili lož ulje.

Smeša sa lož uljem

ANFO je smeša sa 94% amonijum nitrata („AN”) i 6% lož ulja („FO”) koja nalazi široku primenu kao industrijski eksploziv.^[14]^‍:1 On se koristi u eksploataciji uglja, kamenolomima, rudnicima metala, i građevinarstvu u nezahtevnim aplikacijama gde su prednosti ANFO-ove niske cene i lakoća upotrebe važniji od prednosti koje nude konvencionalni industrijski eksplozivi, kao što su otpornost na vodu, balans kiseonika, visoka brzina detonacije i performanse u malim rastojanjima.^[14]^‍:2

Terorizam

Eksplozivi bazirani na amonijum nitratu su korišteni u bombardovanju Sterling Hola u Madison, Viskonsin, 1970, bombaškom napadu u Oklahoma Citiju 1995, Delhijskom bombaškom napadu 2011, napadima na Oslo 2011, i eksploziji u Hajderabadu 2013. godine.

U novembru 2009, zabrana upotrebe amonijum sulfatnih, amonijum nitratnih, i kalcijum amonijum nitratnih đubriva je uvedena u bivšoj Malakandskoj oblasti — koja se sastoji od okruga Gornjeg Dira, Donjeg Dira, Svata, Čitrala i Malakanda Severozapadne granične provincije (NWFP) Pakistana — od strane NWFP vlade, nakon izveštaja da te hemikalije koriste razne vojne formacije za pravljenje eksploziva. Usled ovih zabrana, „kalijum hlorat — materijal koji uzrokuje paljenje šibica — je zamenio đubriva kao sirovina za pravljenje eksploziva među pobunjenicima.”^[15]

Specijalizovane primene

Amonijum nitrat se koristi u pojedinim instantnim hladnim pakovanjem, jer je njegovo rastvaranje u vodi veoma endotermno. On se isto tako korišten u kombinaciji sa nezavisnim eksplozivnim „gorivima” kao što je gvanidin nitrat,^[16]^[17] kao jeftinija (mada manje stabilna) alternativa za 5-aminotetrazol u sredstvima za naduvavanje vazdušnih jastuka koje proizvodi Takata korporacija, koji su bili opozvani nakon su uzrokovali 14 smrtnih slučajeva.^[18]

Reference

^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди
^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.
^ Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
^ Martel, B; Cassidy, K. (2004). Chemical Risk Analysis: A Practical Handbook. Butterworth–Heinemann. стр. 362. ISBN 978-1-903996-65-2.
^ „Archived copy”. Архивирано из оригинала 17. 2. 2015. г. Приступљено 13. 3. 2015.
^ Karl-Heinz Zapp "Ammonium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2012, . Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_243. Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
^ Ammonium nitrate sold by ton as U.S. regulation is stymied. Архивирано на сајту Wayback Machine (28. фебруар 2018) - The Dallas Morning News
^ Process of producing concentrated solutions of ammonium nitrate
^ Int Panis, LLR (2008). „The Effect of Changing Background Emissions on External Cost Estimates for Secondary Particulates”. Open Environmental Sciences. 2: 47—53. doi:10.2174/1876325100802010047.
^ Choi, C. S.; Prask, H. J. (1983). „The structure of ND₄NO₃ phase V by neutron powder diffraction”. Acta Crystallographica B. 39 (4): 414—420. doi:10.1107/S0108768183002669.
^ Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
^ „Nutrient Content of Fertilizer Materials” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 24. 12. 2012. г. Приступљено 27. 6. 2012.
^ Manhattan Bombs Provide Trove of Clues - The New York Times
^ ^а ^б Cook, Melvin A. (1974). The Science of Industrial Explosives. IRECO Chemicals. стр. 1. ASIN B0000EGDJT.
^ Potassium chlorate — the stuff that makes matches catch fire — has surpassed fertilizer as the explosive of choice for insurgents.
^ US 5531941
^ Airbag Compound Has Vexed Takata for Years - The New York Times
^ A Cheaper Airbag, and Takata’s Road to a Deadly Crisis. - The New York Times

Literatura

Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
Martel, B; Cassidy, K. (2004). Chemical Risk Analysis: A Practical Handbook. Butterworth–Heinemann. стр. 362. ISBN 978-1-903996-65-2.

Martel, B; Cassidy, K. (2004). Chemical Risk Analysis: A Practical Handbook. Butterworth–Heinemann. стр. 362. ISBN 978-1-903996-65-2.
Properties: UNIDO and International Fertilizer Development Center , Fertilizer Manual. Kluwer Academic Publishers. 1998. ISBN 978-0-7923-5032-3.

Spoljašnje veze

Интернационална карта хемијске безбедности 0216
Skladištenje i rukovanje amonijum nitratom
"Storing and Handling Ammonium Nitrate", United Kingdom Health and Safety Executive publication INDG230 (1986)
Chemical Advisory: Safe Storage, Handling, and Management of Ammonium Nitrate United States Environmental Protection Agency
Calculators: surface tensions Архивирано на сајту Wayback Machine (22. фебруар 2020), and densities, molarities and molalities Архивирано на сајту Wayback Machine (22. фебруар 2020) of aqueous ammonium nitrate

[1] Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди

[2] Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.

[3] Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.

[4] Martel, B; Cassidy, K. (2004). Chemical Risk Analysis: A Practical Handbook. Butterworth–Heinemann. стр. 362. ISBN 978-1-903996-65-2.

[5] „Archived copy”. Архивирано из оригинала 17. 2. 2015. г. Приступљено 13. 3. 2015.

[Ullmann-6] Karl-Heinz Zapp "Ammonium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2012, . Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_243. Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)

[7] Ammonium nitrate sold by ton as U.S. regulation is stymied. Архивирано на сајту Wayback Machine (28. фебруар 2018) - The Dallas Morning News

[8] Process of producing concentrated solutions of ammonium nitrate

[Int_Panis-9] Int Panis, LLR (2008). „The Effect of Changing Background Emissions on External Cost Estimates for Secondary Particulates”. Open Environmental Sciences. 2: 47—53. doi:10.2174/1876325100802010047.

[10] Choi, C. S.; Prask, H. J. (1983). „The structure of ND₄NO₃ phase V by neutron powder diffraction”. Acta Crystallographica B. 39 (4): 414—420. doi:10.1107/S0108768183002669.

[11] Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.

[12] „Nutrient Content of Fertilizer Materials” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 24. 12. 2012. г. Приступљено 27. 6. 2012.

[13] Manhattan Bombs Provide Trove of Clues - The New York Times

[Cook-14] а ^б Cook, Melvin A. (1974). The Science of Industrial Explosives. IRECO Chemicals. стр. 1. ASIN B0000EGDJT.

[15] Potassium chlorate — the stuff that makes matches catch fire — has surpassed fertilizer as the explosive of choice for insurgents.

[16] US 5531941

[17] Airbag Compound Has Vexed Takata for Years - The New York Times

[18] A Cheaper Airbag, and Takata’s Road to a Deadly Crisis. - The New York Times

[6]

[7]

[1]

[2]

[3]

[4]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]