Dusičnan amonný - Ammonium nitrate
 | |
 | |
 | |
| Jména | |
|---|---|
| Název IUPAC Dusičnan amonný | |
| Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
| Informační karta ECHA | 100.026.680  |
| Číslo ES |
|
PubChem CID | |
| Číslo RTECS |
|
| UNII | |
| UN číslo | 0222 – s> 0,2% hořlavých látek 1942 – s ≤ 0,2% hořlavých látek 2067 – hnojiva 2426 – kapalný |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
| Vlastnosti | |
| NH4NE3 | |
| Molární hmotnost | 80,043 g / mol |
| Vzhled | bezbarvý |
| Hustota | 1,725 g / cm3 (20 ° C) |
| Bod tání | 169,6 ° C (337,3 ° F; 442,8 K) |
| Bod varu | Cca. 210 ° C (410 ° F; 483 K) se rozkládá |
| Endotermický 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)[1] | |
| -33.6·10−6 cm3/ mol | |
| Struktura | |
| trigonální | |
| Výbušná data | |
| Citlivost na nárazy | velmi nízký |
| Citlivost na tření | velmi nízký |
| Detonační rychlost | 2500 slečna |
| Nebezpečí | |
| Hlavní nebezpečí | Výbušný, Okysličovadlo |
| Piktogramy GHS |    |
| Signální slovo GHS | Nebezpečí |
| H201, H271, H319 | |
| P220, P221, P271, P280, P264, P372 | |
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |
| Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC): | |
LD50 (střední dávka ) | 2085–5300 mg / kg (orálně u potkanů, myší)[2] |
| Související sloučeniny | |
jiný anionty | Dusitan amonný |
jiný kationty | Dusičnan sodný Dusičnan draselný Hydroxylamonium dusičnan |
Související sloučeniny | Chloristan amonný |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
 ověřit (co je   ?) | |
| Reference Infoboxu | |
Dusičnan amonný je chemická sloučenina s chemickým vzorcem NH4NE3. Je to bílá krystalická pevná látka skládající se z ionty z amonný a dusičnan. Je vysoce rozpustný ve vodě a hygroskopický jako pevná látka, i když se netvoří hydratuje. Používá se převážně v zemědělství jako vysoce dusíkatý hnojivo.[4] Celosvětová produkce byla v roce 2017 odhadována na 21,6 milionu tun.[5]
Jeho další hlavní použití je jako součást explozivní směsi používané při těžbě, dobývání a civilním stavitelství. Je to hlavní složka ANFO, populární průmyslová výbušnina, která představuje 80% výbušnin používaných v Severní Americe; podobné formulace byly použity v improvizovaná výbušná zařízení.
Mnoho zemí postupně upouští od jeho používání ve spotřebitelských aplikacích kvůli obavám z možného zneužití.[6] Náhodné výbuchy dusičnanu amonného zabili tisíce lidí od počátku 20. století.
Výskyt
Dusičnan amonný se nachází jako přírodní minerál gwihabaite (dříve známý jako nitrammit)[7] - amonný analog ledek (mineralogický název: niter)[8][9] - v nejsušších oblastech regionu Poušť Atacama v Chile, často jako kůra na zemi nebo ve spojení s jinými dusičnany, jodičnan, a halogenidové minerály. V minulosti se tam těžil dusičnan amonný,[když? ] ale téměř 100% nyní používané chemikálie je syntetické.
Výroba, reakce a krystalické fáze
Průmyslová výroba dusičnanu amonného zahrnuje acidobazická reakce z amoniak s kyselina dusičná:[10]
- HNO3 + NH3 → NH4NE3
Amoniak se používá v jeho bezvodý forma (plyn) a kyselina dusičná se koncentruje. Reakce je prudká kvůli své vysoce exotermické Příroda. Poté, co se vytvoří roztok, obvykle při koncentraci přibližně 83%, se přebytečná voda odpaří, aby zůstal obsah dusičnanu amonného (AN) v koncentraci 95% až 99,9% (taveniny AN), v závislosti na druhu. Tavenina AN se poté vyrábí na „pilulky“ nebo malé kuličky v a stříkací věž nebo do granulí nastříkáním a převrácením v rotujícím bubnu. Granule nebo granule mohou být dále vysušeny, ochlazeny a poté potaženy, aby se zabránilo spékání. Tyto pilulky nebo granule jsou typickými komerčními produkty AN.
Amoniak potřebný pro tento proces získává Haberův proces z dusíku a vodíku. Amoniak produkovaný Haberovým procesem může být oxidován na kyselinu dusičnou Ostwaldův proces. Další metodou výroby je varianta nitrofosfátový proces:
Produkty, uhličitan vápenatý a dusičnan amonný, mohou být samostatně čištěny nebo prodávány v kombinaci dusičnan vápenatý amonný.
Dusičnan amonný lze také vyrobit pomocí reakce metateze:
Reakce
Protože dusičnan amonný je a sůl, oba kation, NH4+a anion, NE3−, se mohou účastnit chemických reakcí.
Pevný dusičnan amonný se při zahřívání rozkládá. Při teplotách nižších než 300 ° C dochází hlavně k rozkladu oxid dusičitý a voda:
- NH4NE3 → N2O + 2H2Ó
Při vyšších teplotách převládá následující reakce.[11]
- 2NH4NE3 → 2N2 + O.2 + 4H2Ó
Obě reakce rozkladu jsou exotermické a jejich produkty jsou plyn. Za určitých podmínek to může vést k a neutěšená reakce, přičemž proces rozkladu se stává výbušným.[12] Vidět § katastrofy pro detaily. Mnoho katastrofy s dusičnanem amonným, došlo ke ztrátám na životech.
Červeno-oranžová barva v oblaku exploze je způsobena oxid dusičitý, sekundární reakční produkt.[12]
Krystalické fáze
Byla pozorována řada krystalických fází dusičnanu amonného. Při atmosférickém tlaku dochází k následujícím.
Fáze Teplota (° C) Symetrie (kapalný) (nad 169,6) Já 169,6 až 125,2 krychlový II 125,2 až 84,2 čtyřúhelníkový III 84,2 až 32,3 α-kosočtverec IV 32,3 až -16,8 β-kosočtverec PROTI pod -16,8 čtyřúhelníkový[13]
Jak β-kosočtverečná, tak i α-kosočtverečná forma jsou potenciálně přítomny při okolní teplotě v mnoha částech světa, ale mají rozdíl v hustotě 3,6%. Ve výsledku došlo k této fázové přeměně a následné změně objemu s praktickým důsledkem, že se dusičnan amonný vytvořil jako pevný raketový motor hnací plyn vytváří trhliny. Z tohoto důvodu byl zkoumán fázově stabilizovaný dusičnan amonný (PSAN), který jako stabilizátory obsahuje halogenidy kovů.[14]
Aplikace
Hnojivo
Dusičnan amonný je důležité hnojivo s Hodnocení NPK 34-0-0 (34% dusíku).[15] Je méně koncentrovaný než močovina (46-0-0), což dává dusičnanu amonnému mírnou nevýhodu při přepravě. Výhodou dusičnanu amonného oproti močovině je, že je stabilnější a rychle neztrácí dusík do atmosféry.
Výbušniny
Dusičnan amonný je složkou určitých výbušnin. Mezi příklady výbušnin obsahujících dusičnan amonný patří:
- Astrolit (dusičnan amonný a hydrazin raketové palivo)
- Amatol (dusičnan amonný a TNT )
- Ammonální (dusičnan amonný a hliníkový prášek)
- Amatex (dusičnan amonný, TNT a RDX )
- ANFO (dusičnan amonný a topný olej )
- DBX (dusičnan amonný, RDX, TNT a hliníkový prášek)
- Tovex (dusičnan amonný a methylamonium dusičnan )
- Minol (výbušný) (dusičnan amonný, TNT a hliníkový prášek)
- Goma-2 (dusičnan amonný, nitroglykol, Nitrocelulóza, Dibutylftalát a palivo )
Směs s topným olejem
ANFO je směsí 94% dusičnanu amonného („AN“) a 6% topný olej („FO“) široce používaný jako hromadný průmysl explozivní.[16]:1 Používá se v těžba uhlí, těžba, kov hornictví a civilní stavby v nenáročných aplikacích, kde záleží na výhodách nízkých nákladů a snadného použití ANFO než na výhodách nabízených konvenčními průmyslovými výbušninami, jako je odolnost proti vodě, kyslíková bilance, vysoká detonační rychlost a výkon v malých průměrech.[16]:2
Terorismus
V EU byly použity výbušniny na bázi dusičnanu amonného Bombardování Sterling Hall v Madisonu, Wisconsin, 1970, Bombardování Oklahoma City v roce 1995 Bombardování v Dillí v roce 2011, 2011 bombardování v Oslu a 2013 výbuchy v Hyderabadu.
V listopadu 2009 vláda Severozápadní pohraniční provincie (NWFP) ze dne Pákistán uložil zákaz síran amonný, dusičnan amonný a dusičnan vápenatý amonný hnojiva v prvním případě Malakandská divize - zahrnující Upper Dir, Lower Dir, S.W.A.T, Chitral, a Malakand okresy NWFP - po zprávách, že tyto chemikálie používali ozbrojenci k výrobě výbušnin. Kvůli těmto zákazům “Chlorečnan draselný - věci, které tvoří bezpečnostní zápalky vznítit - překonal hnojivo jako výbušninu volby pro povstalce. “[17]
Niche používá
V některých se používá dusičnan amonný instantní studené balíčky, protože jeho rozpouštění ve vodě je vysoce endotermický. Rovněž byl použit v kombinaci s nezávisle výbušnými „palivy“, jako je guanidin nitrát,[18][19] jako levnější (ale méně stabilní) alternativa k 5-aminotetrazol v nafukovačích airbagy vyrobeno Takata Corporation, které byly připomenuty jako nebezpečné po zabití 14 lidí.[20]
Volal roztok dusičnanu amonného s kyselinou dusičnou Cavea-b ukázal příslib pro použití v kosmických lodích jako energetičtější alternativu ke společnému monopropellantu hydrazin. V 60. letech proběhlo několik pokusů, ale NASA látku nepřijala.
Bezpečnost, manipulace a skladování
Pro skladování a manipulaci s dusičnanem amonným je k dispozici řada bezpečnostních pokynů. Údaje o zdraví a bezpečnosti jsou uvedeny na bezpečnostní listy k dispozici od dodavatelů a od různých vlád.[21][22][23]
Čistý dusičnan amonný nehoří, ale jako silné oxidační činidlo podporuje a urychluje spalování organických (a některých anorganických) materiálů.[21][24][25] Nesmí se skladovat v blízkosti hořlavých látek.
I když je dusičnan amonný stabilní za okolní teploty a tlaku za mnoha podmínek, může explodovat ze silného iniciačního náboje. Nesmí se skladovat v blízkosti výbušnin nebo trhacích látek.
Roztavený dusičnan amonný je velmi citlivý na rázy a detonace, zejména pokud je kontaminován nekompatibilními materiály, jako jsou hořlaviny, hořlavé kapaliny, kyseliny, chlorečnany, chloridy, síra, kovy, dřevěné uhlí a piliny.[26][21]
Kontakt s určitými látkami, jako je např chlorečnany, minerální kyseliny a sulfidy kovů, může vést k prudkému nebo dokonce prudkému rozkladu, který je schopen vznítit nedaleký hořlavý materiál nebo vybuchnout.[27][28]
Dusičnan amonný začíná rozklad po roztavení a uvolnění NE
X, HNO3, NH
3 a H2Ó. Neměl by být ohříván v omezeném prostoru.[21] Výsledné teplo a tlak z rozkladu zvyšuje citlivost na detonaci a zvyšuje rychlost rozkladu. K výbuchu může dojít při 80 ° C atmosféry. Znečištění to může snížit na 20 atmosfér.[26]
Dusičnan amonný má a kritická relativní vlhkost 59,4%, nad kterou bude absorbovat vlhkost z atmosféry. Proto je důležité skladovat dusičnan amonný v těsně uzavřené nádobě. Jinak se může sloučit do velké pevné hmoty. Dusičnan amonný může absorbovat dostatek vlhkosti ke zkapalnění. Směs dusičnanu amonného s některými jinými hnojivy může snížit kritickou relativní vlhkost.[29]
Potenciál použití materiálu jako výbušniny podnítil regulační opatření. Například v Austrálii vstoupily v platnost předpisy o nebezpečném zboží v srpnu 2005, aby se vynucovalo vydávání licencí při nakládání s těmito látkami.[30] Licence jsou udělovány pouze žadatelům (odvětví) s příslušnými bezpečnostními opatřeními, která zabrání zneužití.[31] Lze také zvážit další použití, jako jsou vzdělávací a výzkumné účely, ale individuální použití nebude. Zaměstnanci osob s licencí k nakládání s látkou musí být pod dohledem oprávněného personálu a před udělením licence musí projít bezpečnostní a národní policejní kontrolou.
Zdravotní rizika
Údaje o zdraví a bezpečnosti jsou uvedeny na bezpečnostní listy, které jsou k dispozici od dodavatelů a lze je najít na internetu.[32]
Dusičnan amonný není zdraví škodlivý a obvykle se používá v hnojivech.[32][33][34]
Dusičnan amonný má LD50 2217 mg / kg,[35] což je pro srovnání asi dvě třetiny stolní sůl.
Katastrofy
Dusičnan amonný se nevýbušně rozkládá na plyny oxid dusičitý a vodní pára při zahřátí. Lze jej však přimět, aby se explozivně rozložil detonace.[36] Velké zásoby materiálu mohou také představovat velké riziko požáru kvůli jejich podpoře oxidace, situace, která může snadno eskalovat do detonace. Výbuchy nejsou neobvyklé: po většinu let dochází k relativně malým incidentům a došlo také k několika velkým a ničivým výbuchům. Mezi příklady patří Oppauova exploze z roku 1921 (jeden z největší umělé nejaderné výbuchy ), Katastrofa města Texas z roku 1947 2015 exploze Tianjin v Číně a 2020 exploze v Bejrútu.[37]
Dusičnan amonný může explodovat dvěma mechanismy:
- Přechod od detonace. Výbušná náplň uvnitř nebo v kontaktu s hromadou dusičnanu amonného způsobí detonaci dusičnanu amonného. Příklady takových katastrof jsou Kriewald, Morgan (současnost Sayreville, New Jersey ), Oppau, a Tessenderlo.
- Přechod deflagrace na detonaci. Výbuch dusičnanu amonného je výsledkem požáru, který se šíří do dusičnanu amonného (Texas City, TX; Brest; West, TX; Tianjin; Beirut ) nebo z dusičnanu amonného smíchaného s hořlavým materiálem během požáru (Repauno, Čerokee, Nadadores ). Pro úspěšný přechod z požáru na výbuch musí být oheň omezen alespoň do určité míry.
Viz také
Reference
- ^ Pradyot Patnaik. Handbook of Anorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ^ Martel, B .; Cassidy, K. (2004). Analýza chemických rizik: Praktická příručka. Butterworth – Heinemann. str. 362. ISBN 1-903996-65-1.
- ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 17. února 2015. Citováno 13. března 2015.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
- ^ Karl-Heinz Zapp „Ammonium Compounds“ in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2012, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002 / 14356007.a02_243
- ^ „Výroba dusičnanu amonného podle země, 2019 - knoema.com“. Knoema. Citováno 14. srpna 2020.
- ^ Dusičnan amonný prodávaný v tunách podle amerických předpisů je zmařen. Archivováno 28. února 2018 v Wayback Machine – Ranní zprávy z Dallasu
- ^ https://www.mindat.org/min-6983.html
- ^ https://www.mindat.org/min-2917.html
- ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
- ^ „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 23. ledna 2012. Citováno 11. listopadu 2008.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. str. 469. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ A b „Chemie za výbuchem v Bejrútu“.
- ^ Choi, C. S .; Prask, H. J. (1983). "Struktura ND4NE3 fáze V pomocí neutronové práškové difrakce ". Acta Crystallographica B. 39 (4): 414–420. doi:10.1107 / S0108768183002669.
- ^ Kumar, Pratim (prosinec 2019). „Pokroky v technikách fázové stabilizace AN za použití KDN a dalších chemických sloučenin pro přípravu zelených oxidačních činidel“. Obranná technologie. 15 (6): 949–957. doi:10.1016 / j.dt.2019.03.002.
- ^ „Obsah živin v hnojivech“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 24. prosince 2012. Citováno 27. června 2012.
- ^ A b Cook, Melvin A. (1974). Věda průmyslových výbušnin. IRECO Chemicals. str. 1. JAKO V B0000EGDJT.
- ^ Brook, Tom Vanden. „Afghánští výrobci bomb přecházejí na nové výbušniny pro IED“. USA DNES.
- ^ USA 5531941
- ^ Sloučenina airbagu otravovala Takata po celá léta – The New York Times
- ^ Levnější airbag a Takata's Road to a Deadly Crisis. – The New York Times
- ^ A b C d Chemické poradenství: Bezpečné skladování, manipulace a správa dusičnanu amonného Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států
- ^ „Skladování a manipulace s dusičnanem amonným“ (PDF). Archivováno (PDF) z původního dne 4. července 2011. Citováno 22. března 2006.
- ^ „MSDS dusičnanu amonného“.
- ^ Pradyot Patnaik (2002). Handbook of Anorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
- ^ "Dusičnan amonný". PubChem. Citováno 6. srpna 2020.
- ^ A b "Zpráva pro ostrov Kooragang Aktualizace zprávy PHA MOD1". Těžařské služby Orica. 1. dubna 2012. Citováno 6. srpna 2020.
- ^ „Transakce chemického inženýrství“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 14. dubna 2016.
- ^ "Dusičnan amonný". webwiser.nlm.nih.gov. Citováno 6. srpna 2020.
- ^ Fertilizers Europe (2006). „Pokyny pro kompatibilitu materiálů pro míchání hnojiv“ (PDF).
- ^ „Předpisy o nebezpečném zboží (HCDG)“ (PDF).
- ^ Dusičnan amonný reguluje jeho použití, vyvažuje přístup a ochranu před "Worksafe Victoria". Archivovány od originál dne 11. března 2011.
- ^ A b CF Industries. „MSDS dusičnanu amonného“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 27. března 2014.
- ^ „Chemicalland21 - Dusičnan amonný“. Archivovány od originál dne 10. ledna 2012.
- ^ "Dusičnan amonný". Paton Fertilizers Pty Ltd. 2005.
- ^ „Bezpečnostní list materiálu, MSDS dusičnanu amonného“.
- ^ Chaturvedi, Shalini; Dave, Pragnesh N. (leden 2013). "Přehled o tepelném rozkladu dusičnanu amonného". Journal of Energetic Materials. 31 (1): 1–26. doi:10.1080/07370652.2011.573523. S2CID 94427830.
- ^ „Libanonský prezident požaduje po výbuchu dvoutýdenní výjimečný stav v Bejrútu“. Reuters. Beirut. 4. srpna 2020. Citováno 4. srpna 2020.
Aoun v poznámkách zveřejněných na twitterovém účtu předsednictví uvedl, že je „nepřijatelné“, že 2 750 tun dusičnanu amonného bylo skladováno ve skladu po dobu šesti let bez bezpečnostních opatření, a slíbil, že odpovědné osoby budou čelit „nejtvrdším trestům“.
Zdroje
- Vlastnosti: UNIDO and International Fertilizer Development Center (1998), Ruční hnojivoKluwer Academic Publishers, ISBN 0-7923-5032-4.
externí odkazy
- Mezinárodní karta chemické bezpečnosti 0216
- „Skladování a manipulace s dusičnanem amonným“, Spojené království Výkonný ředitel pro zdraví a bezpečnost publikace INDG230 (1986)
- Chemické poradenství: Bezpečné skladování, manipulace a správa dusičnanu amonného Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států
- Kalkulačky: povrchové napětí, a hustoty, podobnosti a molality vodného dusičnanu amonného