Nitratu d'amoniu | |
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Xeneral | |
Estructura química | |
Fórmula química | H₄N₂O₃, NH₄NO₃ |
SMILES canónicu | [NH4+.[N+](=O)([O-])[O-]&zoom=2.0&annotate=none modelu 2D] |
MolView | [NH4+.[N+](=O)([O-])[O-] modelu 3D] |
Propiedaes físiques | |
Masa | 80,022 unidá de masa atómica |
Densidá absoluta | 1,72 gramu por centímetru cúbicu |
Puntu de fusión | 169,6 grau Celsius, 169,7 grau Celsius |
Propiedaes termoquímiques | |
Entalpía de formación | −365,6 quiloxuliu por mol |
Entropía molecular estándar | 151,1 xuliu por mol kelvin |
Peligrosidá | |
Identificadores | |
El nitratu d'amoniu o nitratu amónicu ye un sal formáu por iones nitratu y amoniu. La so fórmula ye NH4NON3.
Trátase d'un compuestu incoloru y higroscópico, altamente soluble n'agua.
El nitratu d'amoniu ye un productu non inflamable, polo qu'un fueu a partir d'ésti ye altamente improbable. So circunstancies de calor estremo (por casu un soplete) va tender a descomponese térmicamente.[1]
El nitratu d'amoniu llograr por neutralización d'acedu nítrico con hidróxidu d'amoniu tres la evaporación de l'agua:
Nel llaboratoriu puede llograse por doble descomposición ente sulfatu d'amoniu (NH4)2SO4 y nitratu de estroncio [Sr(NON3)2], en disolución. En bastiando'l sulfatu de estroncio y penerar la disolución que depués se evapora, llógrase'l nitratu d'amoniu en cristales o polvu blanco.
El nitratu d'amoniu utilízase sobremanera como fertilizante pol so bon conteníu en nitróxenu. El nitratu ye aprovecháu direutamente poles plantes ente que el amoniu ye ferruñosu polos microorganismos presentes nel suelu a nitrito o nitratu y sirve d'abonu de más llargo duración.
Una parte de la producción dedicar a la producción del óxidu nitroso (N2O) por aciu la termólisis controlada:
Esta reacción ye exotérmica y puede ser esplosiva si llevar a cabu nun contenedor zarráu o caleciendo demasiáu rápidu. Nel añu 2000 realizar por parte de EFMA, un compendiu d'ocho volumen que presentaben los "Meyores procedimientos industriales disponibles pa la prevención de la producción y el control na industria de fertilizantes europea", en respuesta a les normatives europees[2] y españoles.[3]
Na actualidá, esisten n'Europa, según EFMA, en redol a diez métodos distintes pa la producción industrial del nitratu d'amoniu nes sos distintes riqueces, nun esiste un únicu procedimientu que pueda ser consideráu como'l más ventaxosu respectu al restu, debíu fundamentalmente a dos razones:
Por ello incidiráse en primer llugar de manera xeneral sobre cada unu de los pasos del procesu, estableciendo de siguío les meyores soluciones qu'esisten pa resolver los problemes plantegaos.
En Méxicu, ye un productu reguláu pola "Secretaria de Defensa Nacional" (SEDENA) con midíes clares y rigoroses so la "Llei Federal d'Armes de Fueu y Esplosivos"[4] según el so Reglamentu.[5]
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El nitratu d'amoniu utilizar pa cambéu de la zeolita . Nel intercambiu d'iones, les zeolitas de UZM tienen los sos iones del sodiu camudaos col protón nel NH4+ en nitratu d'amoniu. Esto forma la zeolita catalizadores cuálos tienen munches aplicaciones en dellos campos, incluyíu refinamientu de petroleu.
El sal altamente soluble n'agua ye la fonte preferida de nitróxenu en fertilizantes. La mayor parte del nitratu d'amoniu producíu termina polo tanto na producción de fertilizantes. Sicasí, la salida d'escesu del nitratu d'amoniu ye una fonte principal de la basura ambiental. Mientres Los apuros, el fertilizante del nitratu d'amoniu yera illegal n'Irlanda del Norte porque foi utilizáu como oxidante pa los esplosivos por IRA (vease embaxo).
Como axente qu'aferruña fuerte, el nitratu d'amoniu fai un amiestu esplosivo cuando ta combináu con un hidrocarburu, xeneralmente combustible diésel (aceite), o dacuando Querosenu. El Nitratu d'amoniu y fuel-oil (ANFO) los amiestos utilizáronse según infórmase pa bombes en terrorismu, por casu el Bombardéu de la ciudá d'Oklahoma, porque'l nitratu d'amoniu ye fácilmente disponible en bultu.
El nitratu d'amoniu utilizar n'esplosivos militares tales como cortador de la margarita bomba, y como componente de amatol. Los amiestos militares son de cutiu claveteadas col ~20% aluminiu pulverícese tamién, aumentando la enerxía de la rabasera, pero con una cierta perda de brisance. Un exemplu d'esto ye amonal, que contién el nitratu d'amoniu, trinitrotoluenu (TNT) y aluminiu. Los amiestos de Aluminised son confinamientu inferior bien eficaz, como na baltadera subacuática, torpedos, y l'arruinar de la roca. Los amiestos qu'arruinen bien baratu a base d'agua cuten llixeramente la enerxía d'una reacción del aluminiu-agua con bastante nitratu d'amoniu amestáu pa consumir l'hidróxenu que resulta.
El nitratu d'amoniu ye tamién un esplosivu na so forma más pura anque ye inusualmente insensible. Les carauterístiques esplosives apuerten a muncho más evidentes nes temperatures elevaes. Cuando'l nitratu d'amoniu ta fundíu y “fervíu” pa xenerar óxidu nitroso, demandóse pa ser tan sensible como la dinamita na temperatura de funcionamientu de 240 ~°C.
Esto exotérmico la reacción puede funcionar lloñe y algamar velocidaes de la detonación (ensin controles de la temperatura apropiáu). El grau d'esta posibilidá demostróse delles vegaes, lo más notablemente posible na planta química d'Ohio en Montreal en 1966.
Millones de llibres del nitratu d'amoniu relativamente puru (por fuercia) españáronse cuando tán suxetaos al calor y/o a los choques severos; vea los desastres” embaxo. El nitratu d'amoniu tamién atopó usu como a cohete sólidu propulsor, pero mientres dalgún tiempu perclorato del amoniu con frecuencia yera consideráu preferible por cuenta de un rendimientu más altu y a tarifes de quemadura más rápides. Últimamente, el favor tuvo faciendo pivotar detrás escontra'l nitratu d'amoniu en rocketry, pos apurre casi tantu emburriada ensin producir un jet del estractor por completu de gaseosu cloruru d'hidróxenu (HCl) y ensin los peligros adicionales del costu y de la sensibilidá.
El nitratu d'amoniu grau fertilizante (FGAN) fabricar nuna forma más compacta, con una porosidá muncho más baxa, p'algamar más estabilidá y menos sensibilidá a la detonación, ente que los gránulos de nitratu d'amoniu grau téunicu (TGAN) fáense más porosos pa una absorción meyor del combustible y una reactividá más alta.
El nitratu d'amoniu tamién s'utiliza adientro envases en fríu inmediatu. Nesti usu, el nitratu d'amoniu entemecer con agua en reacción endotérmica, qu'absuerbe 25.69 kilojoules de calor per topu del reactivu. Los productos de les reacciones del nitratu d'amoniu utilizar en bolses d'aire. Cuando la azida del sodiu (NaN3) utilizar en bolses d'aire, descomponer a Na (s) y a N2 (g), el sodiu forma un polvu fino integráu polos sales del sodiu, que nun ye preferíu polos productores de la bolsa d'aire.
El nitratu d'amoniu utilizar nel tratamientu de dalgunu titaniu minerales.
El nitratu d'amoniu utilizar na preparación d'óxidu nitroso (N2O):
El nitratu d'amoniu utilizar nos kits de sobrevivencia entemecíos con cinc polvu y cloruru d'amoniu porque va encender en contautu con agua.
El nitratu d'amoniu puede utilizase pa faer amoniacu anhidro, un productu químicu d'usu frecuente na producción de metanfetamina.
La reacción ente l'amoniacu y l'ácidu nítrico ye irreversible, completa, instantánea, exotérmica y almite cualquier termodinámica o discutiniu cinéticu. El calor de reacción depende de la concentración d'acedu nítrico usáu y de la solución producida de nitratu d'amoniu, pos la disolución cuanto más concentrada ta, mayor ye'l calor de reacción. Dichu calor de reacción puede utilizase pa producir la evaporación de l'agua de la solución de nitratu d'amoniu y amás pa producir vapor.
El nitratu d'amoniu puru sufre una descomposición endotérmica a 169 °C y tien un puntu de bullidura de 230 °C. La concentración del ácidu nítrico usáu de normal ye de 55 a 65 %, mientres el so puntu de bullidura a presión atmosférica ye de 120 °C, más baxu por tantu que la solución producida de nitratu d'amoniu, soluciones altamente concentraes manifiesten altos puntos d'ebullición y de conxelación. Lo primero puede causar altes temperatures y por tanto operaciones peligroses y lo segundo bloquéu de les tuberíes.
El nitratu d'amoniu calteníu a 100 °C por un llargu periodu de tiempu sufre una descomposición termal escontra amoniacu y acedu nítrico, descomposición qu'a más de 185 °C puede producir una esplosión peligrosa. La solubilidá d'amoniacu n'agua escai rápido cuando aumenta la temperatura y l'alta volatilidá de los componentes y la descomposición del sal producíu conduz fácilmente a perdes ambientales y problemes d'escomiu. El control de les variables de la reacción (temperatura, presión, calor utilizáu y concentraciones d'acedu nítrico y nitratu d'amoniu) y los detalles de construcción, llogren l'usu del máximu calor, xenerándose un amiestu fundíu ensin adición de calor esterno que coles mesmes asegura unes condiciones, tou col mesmu equipu y consumu d'enerxía, nes que se consigue la mayor producción posible y una alta calidá del productu.
El procesu de llogru de nitratu d'amoniu básicamente consta de los siguientes pasos:
Ye una reacción instantánea y altamente exotérmica, como se vio enantes, con un productu de reacción inestable pero podemos llograr una bona realización industrial cuando se dan les siguientes condiciones:
La temperatura de reacción controlar por mediu de la debida regulación de la adición de los reactivos, por estracción del calor xeneráu y en casos estremos, añadiendo agua (entestaos) al conteníu del neutralizador. Magar pueden esaniciase práuticamente les perdes del ácidu namái per mediu del control de la temperatura de reacción, nun asocede lo mesmo coles perdes d'amoniacu, por cuenta de la so mayor volatilidá. Por esto, ye necesariu tomar midíes adicionales. En dellos procesos añader, pa esti propósitu un llixeru escesu d'acedu sobre la cantidá estequiométricamente riquida. N'otros, el neutralizador funciona totalmente llenu de líquidu, lo cual fai facederu, caltener nél una presión de delles atmósferes, bien percima de la presión de vapor de la solución.
Na práutica los procesos comerciales difieren en dos puntos principales, nel amiestu y en -y control de la temperatura, siendo ésta la carauterística más importante. Los parámetros de la reacción y la construcción adoptada na neutralización definen toa una llinia de producción: acedu precalentado, evaporación d'amoniacu y evaporación de l'agua restante (parcial o totalmente) pue ser realizaos por aciu el calor recuperáu na neutralización.
Estrémense los neutralizadores en tres grupos acordies cola temperatura de la zona de reacción, que pueden trabayar:
Neutralizadores que trabayen per debaxo del puntu de bullidura atmosféricu, son métodos de baxa temperatura y presenten ventayes tales como:
Tamién tienen dellos inconvenientes, como:
Neutralizadores que trabayen nel puntu de bullidura atmosféricu, nun utilicen recirculación de la solución de nitratu d'amoniu, polo tanto la reacción va tar menos controlada al ser bien exotérmica y sópita, si se recircula la solución ésta absuerbe parte del calor y contrólase esta brusquedá, evitándose les perdes de nitróxenu que podríen aniciase. Anque la so temperatura ye mayor que la de los neutralizadores anteriores, en redol a 150 y 200 °C, presenta ventayes como:
L'inconveniente principal ye la contaminación del vapor de procesu con amoniacu y acedu nítrico, colo que se precisen equipos d'aceru inoxidable. Los neutralizadores sobre'l puntu de bullidura atmosféricu son los más fayadizos pa un bon procesu de producción.
Los neutralizadores que trabayen sobre'l puntu de bullidura atmosféricu, la carauterística común de too diseñu nesti grupu ye que la presión aplicada xeneralmente ente 2 y 6 bar emplegar pa llevantar la temperatura nel neutralizador hasta 180 °C aproximao. A primas y temperatures más elevaes cáusense mayores perdes y más escomiu, siendo necesarios equipos especiales.
Estrémense los siguientes tipos de neutralizadores:
Los dos primeros casos nun s'usen en plantes modernes, esto ye, a lo menos una parte de los vapores producíos son utilizaos en procesos de la mesma planta.
Como'l factor determinante na recuperación de calor ye'l neutralizador, les condiciones d'operación del neutralizador van definir la presión de los vapores nel mesmu y por tanto'l so temperatura de condensación, que ye'l parámetru usáu na anterior clasificación. Polo tanto paez más apropiáu arrexuntar los procesos acordies cola presión de los vapores producíos nel neutralizador, asina van esistir:
Nesti tipu de neutralizadores, cuando l'amoniacu y l'ácidu nítrico reaccionen, el calor de reacción empieza a aumentar amontando la temperatura del amiestu escontra'l so puntu de bullidura, onde va empezar la evaporación y la temperatura va siguir la so medría hasta'l puntu onde l'agua presente, se evapore consumiendo'l calor de la reacción sobrante del calentamientu del amiestu.
Pa trabayar en redol a esti puntu, tolos procesos utilicen sistemes de recirculación, onde una parte del nitratu d'amoniu producíu esfrezse y ye recirculado al neutralizador, provocando asina un control más finu de la temperatura nel neutralizador. Dichu enfriamientu y la rellación de recirculación van definir la temperatura nel neutralizador. Esti tipu de neutralizadores caltién la temperatura en redol a 100 y 120 °C, pero faise necesariu utilizar el calor de la reacción pa evaporar una parte de l'agua contenida nel productu, esto ye, llógrense concentraciones baxes de productos. Esti tipu de neutralizadores suelen ser del tipu neutralizadores vacuum flax o a vacíu, pudiéndose llevar a cabu nuna o delles etapes, asina pueden estremase:
Estos equipos son más simples que los anteriores, trabayen a mayores temperatures (en redol a los 150 y 200° C) van producir una corriente de vapor que va contener la mayor parte de l'agua introducida pol ácidu nítrico, que se va utilizar pal precalentamiento de les materies primes.
Con concentraciones d'ácidu nítrico en redol al 60% w pueden llograse concentraciones en redol al 98% w de nitratu d'amoniu, anque se suel utilizar un pequeñu evaporador darréu al neutralizador. Pa llograr un meyor control de pH úsense dos neutralizadores en serie, siendo'l segundu más pequeñu que'l primeru, pa llograr un axuste más finu.
Pueden estremase dos tipos de procesos a sobrepresión:
a cabu ente 4 y 6 atm, dependiendo del procesu industrial. La presión sirve p'aumentar la temperatura nel mesmu alredor de los 200 °C. Dientro d'esti grupu pueden amosase los procesos Fauser y Stengel.
Los distintos procedimientos difieren el conteníu n'agua de los reactivos (polo tanto de la concentración de nitratu d'amoniu que sala de la seición de neutralización), de la cantidá d'agua riquida nos siguientes procesos de solidificación del productu final y del control de les temperatures.
Nos métodos utilizaos hasta 1945, la solución neutralizada de nitratu d'amoniu sufría una evaporación hasta una concentración elevada, siguida d'un enfriamientu consecutivu y la formación del productu. Otros métodos realizaben la evaporación hasta una menor concentración y completaben la mesma por aciu cristalización o evaporación continua n'aparatos diseñaos con esi envís, felicidá evaporación tamién se faía por aciu evaporadores de película (wiped filme) que teníen la ventaya de contener pesos bien baxos de materia en tratamientu.
Dempués de 1965, eficaces evaporadores qu'operen al vacíu utilizáronse en nueves fábriques, estes modernes unidaes tienen una mayor eficiencia térmica y pueden controlase con precisión. La parte de la unidá onde la concentración ye mayor al 99% w de nitratu d'amoniu, ye diseñada pa retener namái pequeñes cantidaes de solución concentrada por cuestiones de seguridá. Estos procuros son necesaries parra evitar la contaminación de la solución por materies orgániques y la so posible esplosión.
Les soluciones de nitratu d'amoniu pueden variar ente'l 78 y 98% w, y los procesos de solidificación pueden trabayar con melazas dende'l 5% w d'agua (nos granuladores de tambor) hasta de 0,3 a 0,5% w d'agua (en torres prilling), por ello que na industria esistan cientos d'evaporadores, cada unu afechu lo más posible a les necesidaes impuestes pol productu riquíu.
=== Midíes de seguridá Llendes d'esposición encamentaos: nun hai llendes oficiales especificaos. (1995-96)