Ik wil alles weten

Ammonium nitraat

Pin
Send
Share
Send


De chemische verbinding ammonium nitraat, het nitraat van ammoniak met de chemische formule NH4NEE3, is een wit poeder bij kamertemperatuur en standaarddruk. Het wordt vaak gebruikt in de landbouw als een stikstofmeststof en het is ook gebruikt als oxidatiemiddel in explosieven, vooral geïmproviseerde explosieven.

Productie

Industriële productie is chemisch vrij eenvoudig, hoewel technologisch uitdagend. De zuur-base reactie van ammoniak met salpeterzuur geeft een oplossing van ammoniumnitraat: HNO3(aq) + NH3(g) → NH4NEE3(Aq). Voor industriële productie gebeurt dit met watervrij ammoniakgas en geconcentreerd salpeterzuur. Deze reactie is gewelddadig en zeer exotherm. Het mag nooit worden geprobeerd door amateurs of in geïmproviseerde apparatuur die dergelijke geconcentreerde materialen gebruikt, hoewel het met veel verdunning met water als gemakkelijk kan worden beschouwd. Nadat de oplossing is gevormd, typisch in een concentratie van ongeveer 83%, wordt de overmaat water verdampt tot een ammoniumnitraat (AN) gehalte van 95 tot 99,9% concentratie (AN-smelt), afhankelijk van de kwaliteit. De AN-smelt wordt vervolgens tot "prills" of kleine parels in een sproeitoren gemaakt, of tot korrels door sproeien en tuimelen in een roterende trommel. De prills of korrels kunnen verder worden gedroogd, gekoeld en vervolgens worden bekleed om aankoeken te voorkomen. Deze prills of korrels zijn de typische AN-producten in de handel. De betrokken processen zijn in principe eenvoudig, maar zeker niet eenvoudig.

Het Haber-proces combineert stikstof en waterstof om ammoniak te produceren, waarvan een deel kan worden geoxideerd tot salpeterzuur en gecombineerd met de resterende ammoniak om het nitraat te produceren. Een andere productiemethode wordt gebruikt in het zogenaamde Odda-proces.

Kristallijne fasen

Transformaties van de kristaltoestanden als gevolg van veranderende omstandigheden (temperatuur, druk) beïnvloeden de fysische eigenschappen van ammoniumnitraat. De volgende kristallijne toestanden zijn geïdentificeerd 1:

Systeemtemperatuur (° C) Status Volumeverandering (%) -> 169.6 vloeistof-I169.6 tot 125.2 kubus + 2.1II125.5 tot 84.2 tetragonal-1.3III84.2 tot 32.3α-rhombic + 3.6IV32.3 tot −16.8β-rhombisch -2.9V-16.8tetragonal-

Andere gebruiken

Poster van Abonos Nitrato de Chile (Nitraatmeststoffen in Chili), 1930. Uit de tentoonstelling "Un siglo de carteles en la agricultura española (1870-1960)" (Een eeuw posters in de Spaanse landbouw) gehouden in het Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, Madrid, Spanje (15 tot 30 november 2005)

.

Het meest voorkomende gebruik van ammoniumnitraat is in meststoffen. Dit komt door het hoge stikstofgehalte - een wenselijk kenmerk voor meststoffen, omdat planten stikstof nodig hebben om eiwitten te maken - en goedkope industriële productie.

Ammoniumnitraat wordt ook gebruikt in instant cold packs. Bij dit gebruik wordt ammoniumnitraat gemengd met water in een endotherme reactie, die 26,2 kilojoule warmte per mol reactant absorbeert.

Producten van ammoniumnitraatreacties worden gebruikt in Airbags. Natriumazide (NaN3) is de chemische stof die wordt gebruikt in airbags, aangezien deze ontleedt tot Na (s) en N2 (G).

Ammoniumnitraat wordt gebruikt bij de behandeling van sommige titaniumerts.

Ammoniumnitraat wordt gebruikt bij de bereiding van stikstofoxide (N2O):

NH4NEE3(Aq) -> N2O(G) + 2H2O(L)

Ammoniumnitraat wordt gebruikt in overlevingskits gemengd met zinkstof en ammoniumchloride omdat het ontbrandt bij contact met water.

Ammoniumnitraat kan worden gebruikt om watervrije ammoniak te maken, een chemische stof die vaak wordt gebruikt bij de productie van methamfetamine.

Gebruik in explosieven

Als een sterk oxidatiemiddel vormt ammoniumnitraat een explosief mengsel in combinatie met een brandstof zoals een koolwaterstof, meestal dieselbrandstof (olie) of, soms, kerosine. Omdat ammoniumnitraat en stookolie (ANFO) direct in bulk verkrijgbaar zijn, zijn af en toe ANFO-mengsels gebruikt voor geïmproviseerde bommen, bijvoorbeeld door de voorlopige IRA en bij de bomaanslag in Oklahoma City.

Ammoniumnitraat wordt gebruikt in militaire explosieven zoals de daisy cutter-bom en als onderdeel van amatol. Militaire mengsels bevatten vaak ook ongeveer 20 procent aluminiumpoeder, waardoor de explosiekracht wordt verhoogd, maar met enig verlies aan brisantie. Een voorbeeld hiervan is Ammonal, dat ammoniumnitraat, TNT en aluminium bevat. Gealuminiseerde mengsels zijn zeer effectief onder opsluiting, zoals bij sloop onder water, torpedo's en rotsstralen. Zeer goedkope straaloplossingen op waterbasis maken gebruik van de kracht van een aluminium-waterreactie waaraan voldoende ammoniumnitraat is toegevoegd om de resulterende waterstof af te branden.

Ammoniumnitraat is ook een explosief in zijn puurste vorm, hoewel het een ongewoon ongevoelige is. Explosieve eigenschappen worden veel duidelijker bij verhoogde temperaturen. Wanneer ammoniumnitraat wordt gesmolten en "gekookt" om stikstofoxide te genereren, wordt beweerd dat het even gevoelig is als dynamiet bij ongeveer de bedrijfstemperatuur van 240 ° C.

Deze exotherme reactie kan weglopen en detonatiesnelheden bereiken (zonder de juiste temperatuurregeling). De omvang van deze mogelijkheid is verschillende keren aangetoond, met name in de chemische fabriek van Ohio in Montreal in 1966. Miljoenen ponden relatief zuiver ammoniumnitraat zijn (per ongeluk) tot ontploffing gebracht bij blootstelling aan ernstige hitte en / of schokken (zie "Rampen" "hieronder). Ammoniumnitraat wordt ook gebruikt als een vaste raketstuwstof, maar een tijdlang werd ammoniumperchloraat vaak als te prefereren beschouwd vanwege hogere prestaties en snellere verbrandingssnelheden. De laatste tijd slingerde de voorkeur terug naar ammoniumnitraat in de raketbouw, omdat het bijna net zoveel stuwkracht levert zonder een uitlaatstraal vol gasvormig zoutzuur (HCl) te produceren en zonder de extra kosten en gevoeligheidsrisico's. Ammoniumnitraat van meststofkwaliteit (FGAN) wordt in een meer compacte vorm vervaardigd, met een veel lagere porositeit, om een ​​grotere stabiliteit en lagere gevoeligheid voor detonatie te bereiken, terwijl technische ammoniumnitraat (TGAN) prills poreus zijn gemaakt voor betere absorptie brandstof en hogere reactiviteit.

Rampen

Ammoniumnitraat ontleedt in gassen met inbegrip van zuurstof bij verhitting (niet-explosieve reactie); ammoniumnitraat kan echter worden geïnduceerd om explosief te ontleden door detonatie. Grote voorraden materiaal kunnen een groot brandrisico vormen vanwege hun ondersteunende oxidatie en kunnen ook ontploffen, zoals gebeurde bij de ramp in Texas City in 1947, die leidde tot grote wijzigingen in de voorschriften voor opslag en hantering.

Er zijn twee hoofdtypen incidenten die explosies tot gevolg hebben:

  1. De explosie vindt plaats door een mechanisme dat bekend staat als "schok naar detonatietransitie." Het kan worden geïnitieerd door een explosieve lading die in de massa afgaat, of de ontploffing van een in de massa geworpen schaal, of de ontploffing van een explosief mengsel in contact met de massa. (Zie hieronder de voorbeelden van incidenten in Oppau en Tessenderlo.)
  2. De explosie is het gevolg van een brand die zich verspreidt in het ammoniumnitraat zelf, of tot een mengsel van ammoniumnitraat met een brandbaar materiaal tijdens de brand. (Zie de voorbeelden van incidenten in Texas City en Brest, hieronder genoteerd.) De brand moet ten minste tot op zekere hoogte worden beperkt voor de overgang van een brand naar een explosie (een fenomeen dat bekend staat als 'overgang van ontleding of deflagratie' of DDT).

Zuiver, compact ammoniumnitraat is stabiel, maar ontleedt bij temperaturen boven 210 ° C. Het stopt met ontleden zodra de warmtebron is verwijderd, maar wanneer er katalysatoren aanwezig zijn (inclusief brandbare materialen, zuren, metaalionen of chloriden), kan de reactie zelfonderhoudend worden (bekend als "zelfonderhoudende ontleding", SSD). Dit is een bekend gevaar bij sommige soorten NPK-meststoffen en is verantwoordelijk voor het verlies van verschillende vrachtschepen.

Enkele voorbeelden van rampen met ammoniumnitraat worden hieronder gegeven.

  • Oppau, Duitsland, 1921: Een poging om een ​​meststofmengsel te splitsen met behulp van industriële explosieven veroorzaakte de dood van 450 mensen en de vernietiging van 700 huizen op 21 september 1921. De kunstmest was een 50:50 mengsel van ammoniumnitraat en ammoniumsulfaat. Er werd beweerd dat de fabriek deze methode van uitsplitsing meer dan 20.000 keer zonder incidenten had gebruikt. Er wordt gedacht dat bij deze gelegenheid slechte menging ertoe heeft geleid dat bepaalde delen van de massa meer ammoniumnitraat bevatten dan andere. Van de 4500 ton kunstmest die in het magazijn was opgeslagen, explodeerde slechts een tiende.
  • Tessenderlo, België, 1942: Een andere poging om een ​​stapel van 150 ton ammoniumnitraat uit te splitsen met industriële explosieven eindigde tragisch op 29 april 1942. Honderden mensen werden gedood.
  • Texas City, Verenigde Staten, 1947: Het vrachtschip grandcamp werd geladen op 16 april 1947, toen op dit punt brand werd ontdekt in het ruim, was er reeds 2600 ton ammoniumnitraat in zakken aan boord. De kapitein reageerde door het ruim te sluiten en in stoom onder druk te pompen. Een uur later explodeerde het schip, waarbij honderden mensen werden gedood en een ander schip in brand werd gestoken Hoogvlieger, dat 250 meter afgemeerd lag en dat 1050 ton zwavel en 960 ton ammoniumnitraat bevatte. De Grandcamp-explosie creëerde ook een krachtige aardschok en sloeg twee kleine vliegtuigen die op 1500 voet uit de lucht vlogen. De Hoogvlieger explodeerde de volgende dag, na zestien uur te hebben gebrand. 500 ton ammoniumnitraat op de kade verbrandde ook, maar zonder ontploffing, waarschijnlijk vanwege het feit dat het minder strak was verpakt.
  • Brest, Frankrijk, 1947: Het vrachtschip Ocean Liberty werd geladen met 3300 ton ammoniumnitraat en verschillende ontvlambare producten toen het op 28 juli 1947 om 12:30 uur in brand vloog. De kapitein beval het ruim te verzegelen en stoom onder druk in te pompen. Aangezien dit het vuur niet stopte, het schip werd om 14:00 uit de haven gesleept en om 17:00 ontploft. De explosie veroorzaakte 29 doden en ernstige schade aan de haven van Brest.
  • Roseburg, Oregon, 1959: Een vrachtwagen met dynamiet en ammoniumnitraat vatte vroeg in de ochtend van 7 augustus 1959 vuur. Toen het explodeerde, doodde het 14 mensen en verwondde er 125 meer. Verschillende blokken van het centrum van Roseburg werden vernietigd. Het ongeval wordt lokaal "The Blast" genoemd.
  • Kansas City, Missouri, 1988: Op 29 november 1988, om 04.07 uur explodeerden twee trailers met ongeveer 50.000 pond ammoniumnitraat op een bouwplaats bij de 87e straatuitgang van Highway 71 in Kansas City, Missouri. De explosieven moesten worden gebruikt voor het ontploffen van rots tijdens de aanleg van Highway 71. De explosies resulteerden in de dood van zes brandweermensen van de Pumper Companies 30 en 41 van de Kansas City Fire Department. voet diep), verbrijzelde ramen binnen een gebied van 10 mijl en was 40 mijl weg te horen. Later werd vastgesteld dat de explosies brandstichtingen waren, ingesteld door personen verwikkeld in een arbeidsconflict met het bouwbedrijf dat een contract had om de snelweg te bouwen.
  • Toulouse, Frankrijk, 2001: Op 21 september 2001, om 10:15 uur, in de AZF (Azote de France) kunstmestfabriek in Toulouse, Frankrijk, vond een explosie plaats in een magazijn waar de afwijkende korrelvormige AN plat werd opgeslagen, gescheiden door scheidingswanden. Naar verluidt is ongeveer 200 tot 300 ton betrokken bij de explosie, waarbij 31 mensen om het leven zijn gekomen en 2.442 gewond zijn geraakt, waarvan 34 ernstig. De explosiegolf verbrijzelde ramen tot drie kilometer afstand en de resulterende krater was tien meter diep en 50 meter breed. De exacte oorzaak blijft onbekend. De materiële schade werd geschat op 2,3 miljard euro.2 3
  • Ryongchon, Noord-Korea, 2004: Een goederentrein met ammoniumnitraat explodeerde in dit belangrijke spoorwegstadje nabij de Chinese grens op 22 april 2004, waarbij 162 mensen werden gedood en meer dan 3.000 gewond. Het station werd verwoest, net als de meeste gebouwen binnen 500 meter, en bijna 8.000 huizen werden verwoest of beschadigd. Twee kraters van ongeveer tien meter diep werden gezien op de plaats van de explosie.

Notes

  1. ↑ De kristalvorm type V werd gerapporteerd door M. Herrmann, W. Engel, J. Schneider en H. Goebel in Materiaalwetenschapsforum, 1994 (166, 489). Dit is een quasi-kubieke vorm die gerelateerd is aan cesiumchloride - de stikstofatomen van de nitraationen en de ammoniumionen bevinden zich op de plaatsen in een kubieke reeks waar Cs en Cl in het CsCl-rooster zouden zijn. Zie C.S. Choi en H.J. Prask, Acta Crystallographica B, 1983, 39, (414-420).
  2. ↑ Ammoniumnitraat-explosie in Toulouse, Frankrijk opgehaald 21 augustus 2007.
  3. ↑ Chemische explosie in Toulouse, Frankrijk laat minstens 29 doden achter Op 21 augustus 2007.

Zie ook

Referenties

  • Brown, Theodore E., H. Eugene LeMay en Bruce E. Bursten. Chemie: de centrale wetenschap. 10e ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2005. ISBN 0131096869
  • Chang, Raymond. Scheikunde. 9e ed. New York: McGraw-Hill Science / Engineering / Math, 2006. ISBN 0073221031
  • Housecroft, Catherine E. en Alan G. Sharpe. Anorganische scheikunde. 4e ed. Harlow, VK: Prentice Hall, 2001. ISBN 0582310806
  • McMurry, John en Robert C. Fay. Scheikunde. 4e ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2004. ISBN 0131402080
  • Moore, John W., Conrad L. Stanitski en Peter C. Jurs. Chemie: de moleculaire wetenschap. New York: Harcourt College, 2002. ISBN 0030320119
  • Smith, Roland. Chemie overwinnen. Sydney: McGraw-Hill, 1994. ISBN 0074701460
  • UNIDO en International Fertilizer Development Centre. Kunstmest Handleiding. Kluwer Academic Publishers, 1998. ISBN 0-7923-5032-4

Externe links

Alle links opgehaald op 15 maart 2016.

  • Ammoniumnitraat beveiligingsprogramma US Department of Homeland Security
  • "Opslag en behandeling van ammoniumnitraat", UK Health and Safety Executive publicatie INDG230, 1986.

Bekijk de video: Easiest way to make ammonium nitrate (November 2020).

Pin
Send
Share
Send