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Ammoniumnitraat
Ammoniumnitrat
Strukturformel und Molekülmodell
Strukturformel von Ammoniumnitrat
Ammoniumnitrat bildet nadelförmig Kristalle beim Abkühlen von a übersättigte Lösung
Allgemeines
MolekularformelNH4NEIN3
IUPAC-NameAmmoniumnitrat
Molmasse80,04336 G/Maulwurf
LÄCHELN
[NH4 ].[N ](=O)([O-])[O-]
CAS-Nummer6484-52-2
EG-Nummer229-347-8
PubChem22985
Ähnlich zuNatriumnitrat, Kaliumnitrat
Warnungen und Sicherheitsvorkehrungen
OxidierendSchädlich
Warnung
H-SätzeH272 - H315 - H319 - H335
P-SätzeP220 - P261 - P305 P351 P338
Hygroskopisch?Ja
LagerDicht verschlossen halten und nicht mit Hitze, Funken oder offenen Flammen in Berührung bringen.
LD50 (Ratten)(Oral) 2217 mg/kg
Physikalische Eigenschaften
AggregatzustandFest
FarbeWeiß
Dichte1,72 g/cm²
Schmelzpunkt169 °C
Siedepunkt210 °C
Löslichkeit im Wasser(bei 0°C) 1190 g/l
(bei 20°C) 1900 g/L
(bei 40°C) 2860 g/l
(bei 60°C)4210 g/l
(bei 80°C) 6300 g/L
(bei 100°C) 10.240 g/l
Geometrie und Kristallstruktur
Kristallstrukturtrigonal
Thermodynamische Eigenschaften
ΔfhuhÖso−365,6 kJ/Maulwurf
soÖso151,1 J/Maulwurf·k
Wenn nicht anders angegeben normale Bedingungen gebraucht (298.15k oder 25 °C, 1 Bar).
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Ammoniumnitrat ist ein sehr guter Wasser löslich Salz- von Salpetersäure und Ammoniak, Mit als Bruttoformel NH4NEIN3. Es ist ein weißes kristallin Stoff mit einem starken hygroskopisch Charakter. Ammoniumnitrat ist ein wichtiger Dünger weil es beides ist Kation (NH4) wenn es Anion (NEIN3−) davon Stickstoff- enthält. Die weltweite Produktion wurde 2017 auf 21,6 Millionen Tonnen geschätzt.

Ammoniumnitrat wird auch in Kombination mit . verwendet Benzin oder Kerosin (ANFO) wenn explosiv verwendet und es hat im Bergbau Dynamit weitgehend verdrängt. Die in der Sprengstoff- und Raketentechnik verwendete Abkürzung lautet AN von Ammoniumnitrat. In vielen Ländern wird von der Verwendung von Ammoniumnitrat in Verbraucheranwendungen dringend abgeraten. Tausende von Menschen sind seit Anfang des 20. Jahrhunderts durch unfallbedingte Ammoniumnitratexplosionen ums Leben gekommen.

Anwendungen

Ammoniumnitrat hat folgende Anwendungen:

Synthese

Ammoniumnitrat kann aus der Reaktion von Ammoniak und Salpetersäure:

Das ist ein exotherm Reaktion, bei der Energie als Wärme freigesetzt wird.[1] Da sowohl Salpetersäure als auch Ammoniak als wässrige Lösung verwendet werden, entsteht eine Lösung von Ammoniumnitrat in Wasser, auch unter Freisetzung von Wasserdampf. Um die Substanz zu reinigen, muss das Wasser aus ihr verdampft werden, wonach die Substanz noch getrocknet werden muss, entweder a Prillturm, in dem Granulat gebildet wird, entweder ein rotierendes Granulator, in denen sich Blasen bilden. Durch Abkühlenlassen der warmen Lösung werden Ammoniumnitratkristalle gebildet.

Chemische und physikalische Eigenschaften

Die Substanz kann als weiße Kristalle, Granulate oder Kugeln vorliegen.[1]

Stabilität

Ammoniumnitrat ist bei Atmosphärendruck und bei Temperaturen zwischen 18 und 32 °C sowohl chemisch als auch physikalisch sehr stabil. Der Stoff ist jedoch stark hygroskopisch. Wird es feucht gelagert, kann es zu einer harten Masse verklumpen.[1] Der Stoff ist auch ätzend vor dem Kupfer, Zink oder verzinkt Produkte. Bestimmte Bauelemente reagieren auch mit Ammoniumnitrat, insbesondere wenn diese Elemente alkalisch sein. Dies führt zur Bildung von Ammoniak.[1]

Phasen

Je nach Temperatur weist der Stoff unterschiedliche Kristallstrukturen auf. Die Dichte dieser Phasen ist unterschiedlich. Die Kristallstruktur liegt zwischen 18 und 32°C orthorhombisch. Bei ca. 32 °C kommt es zu einem Phasenwechsel, bei dem das Granulat zu Pulver zerfällt.[1]

Erwärmung und Explosion

Beim Erhitzen von Ammoniumnitrat durchläuft der Feststoff eine Reihe von Phasenübergängen. Bei 170°C zersetzt sich die Substanz in Salpetersäure und Ammoniak. Diese Zerlegung ist reversibel und endothermisch.[1]

Bei weiterem Erhitzen auf über 185°C zersetzt sich die Substanz in gasförmige Produkte. Während dieser Sektion geht er a redox Reaktion mit sich selbst an (a Unverhältnismäßigkeit). In dem Ammoniumkation hat Stickstoff formal a Oxidationszahl von -III, während das gleiche Element in der Nitratanion hat die Oxidationszahl V. Der Stoff zersetzt sich durch Elektronen vom Stickstoffatom von Ammonium zum Stickstoffatom von Nitrat, wodurch die Oxidationszahlen beider Atome näher an Null gebracht werden.

Beim Erhitzen des reinen Salzes Wasserdampf und Lachgas kostenlos:

Der Grad der Explosivität hängt nicht nur von der Temperatur ab, sondern unter anderem auch von der Porosität des Stoffes und von der Anwesenheit eines (organischen) Brennstoffs. Dann geht die Zersetzung noch weiter und unter anderem Stickstoff- (Nein2) gebildet:

In Wasser auflösen

Wenn Ammoniumnitrat aufgelöst wird in Wasser tritt auf endotherme Reaktion vor dem. Daher ist eine der Anwendungen ein sogenanntes Instant Kühlpack. Dies ist ein Beutel, in dem Ammoniumnitrat und Wasser voneinander getrennt werden. Durch das Zusammendrücken des Beutels kommen beide Stoffe miteinander in Kontakt, sodass die Temperatur sofort auf ca. 0-2 °C sinkt. Neben Ammoniumnitrat, Calciumnitrat oder Harnstoff benutzt.

Destillation mit Schwefelsäure

Durch eine Destillation des Salzes mit konzentriertem Schwefelsäure kann Salpetersäure zurückgewonnen werden:

Geschichte

Ammoniumnitrat ist einfach herzustellen und wird seit 300 Jahren hergestellt. Anfangs explosiv und seit den 1900er Jahren auch als Dünger.[1]

Umwelt und Gesundheit

Verschlucken des Stoffes kann zu Durchfall oder kotzen. Fingernägel, Lippen und Haut können blau werden. Langzeitwirkungen sind nicht bekannt.[2] Beim Erhitzen von Ammoniumnitrat wird das giftige Ammoniak.[1] Zu viel Ammoniumnitrat im Boden oder Oberflächenwasser führt zu Stickstoffprobleme.

Sicherheit

In den Niederlanden wird bei der Lagerung von Ammoniumnitrat die RIVM Sicherheitsanforderungen, insbesondere wegen der Gefahr von Verpuffung (explosivVerbrennung).[3] Die Temperatur wird während der Lagerung gemessen, so dass die Gefahr einer unkontrollierten Selbsterhitzung begrenzt ist. Die Verwendung von reinem Ammoniumnitrat als Dünger ist in den Niederlanden nicht erlaubt und daher nicht auf dem Markt.[4] Trotzdem ist der Stadtrat von Rotterdam besorgt über Schiffe mit mehr als doppelt so viel Sprengstoff wie in Beirut, die Rotterdam besuchen.[5]

Unfälle mit Ammoniumnitrat

Ammoniumnitrat hat als Reinsubstanz eine geringe Empfindlichkeit und ist daher sehr schwer zu zünden; dennoch ist mindestens ein Fall bekannt, in dem eine LKW-Ladung Ammoniumnitrat ohne bekannten Grund explodierte (nicht genug davon wurde geborgen, um die Ursache zu rekonstruieren).

  • Am 21. September 1921 gab es eine Explosion eines Vorrats an Ammoniumnitrat auf einem Fabrikgelände in oppau, Deutschland, die 600 Menschen tötete.[2]
  • 29. April 1942: Explosion bei der Firma PCL, später Tessenderlo Chemie, wahrscheinlich durch rücksichtslose grobe Entfernung von verkrustetem Ammoniumnitrat. 189 wurden dabei getötet und mehr als 900 verletzt Katastrophe in Tessenderlo.[6]
  • Bei einem Großbrand am 16. und 17. April 1947 wurden zwei Schiffe mit Ammoniumnitrat (und Schwefel), die Großes Lager und der Überflieger, im Hafen von Texas-Stadt. 600 Menschen starben. Zu dieser Zeit lagen 3 Schiffe Seite an Seite, alle beladen mit Ammoniumnitrat. Auf dem ersten Schiff brach ein Feuer aus, das zu einer Explosion der Ammoniumnitratladung führte. In der Folge brach auch auf dem zweiten Schiff ein Feuer aus, gefolgt von einer Explosion.
  • Die Explosion vom 21. September 2001 in der AZF-Werk im Toulouse, die 29 Tote hinterließ.
  • Am 31. Juli 2009 im US-Bundesstaat Texas die 70.000 Einwohner der Stadt Bryan aufgrund eines Großbrandes in einem großen Ammoniumnitratlager evakuiert. Bis auf 10 leichte Verletzungen gab es keine weiteren Verletzten, da die Substanz nicht explodierte, sondern kontrolliert ausbrannte.
  • Nach einem Brand explodierten am 17. April 2013 in einer Düngemittelfabrik in . ca. 30 Tonnen Ammoniumnitrat Westen (Texas). 15 Menschen wurden getötet und 260 verletzt.[7]
  • Am 12. August 2015 gab es eine Serie Explosionen im Hafen von Tianjin, die etwa 800 Tonnen Ammoniumnitrat zur Detonation bringt.
  • Gefunden am 4. August 2020 im Libanon eine Explosion Platz im Hafen von Beirut, nahe dem Zentrum. Es gab zuerst eine Explosion in einem Schuppen, die zu einer zweiten, viel stärkeren Explosion von 2750 Tonnen Ammoniumnitrat führte, bei der eine große Atompilz entstanden.[8] Der Schlag ging bis zur 250 Meilen entfernten Insel island Zypern hören.[9][10]

Angriffe mit Ammoniumnitrat

Externer Link