Was ist Ammoniumnitrat?
Ammoniumnitrat ist das Ammoniumsalz der Salpetersäure und ist ein farbloses Kristall.
Es wird auch als Ammoniaknitrat bezeichnet. Ammoniumnitrat kommt in der Natur vor, kann aber auch in großem Maßstab durch Neutralisierung von 50-70 % Salpetersäure mit Ammoniak hergestellt werden. Weltweit werden jährlich etwa 20 Millionen Tonnen Ammoniumnitrat hergestellt.
Tausende von Menschen haben durch versehentliche Explosionen von Ammoniumnitrat ihr Leben verloren. Viele Länder haben daher die Verwendung von Ammoniumnitrat in Verbraucheranwendungen aus Sorge vor Missbrauch schrittweise eingestellt.
Anwendungen von Ammoniumnitrat
Ammoniumnitrat ist ein Stoff, der hauptsächlich als Düngemittel verwendet wird. Ammoniumnitrat-Düngemittel sind jedoch nicht für Reisfelder geeignet, da sie leicht durch Wasser denitrifiziert werden.
Weitere Verwendungszwecke sind die Herstellung von Schießpulver und Feuerwerkskörpern, Herbiziden, Insektiziden, Pestiziden, Agar, Nährstoffen für Hefekulturen, die Herstellung von Betäubungsmitteln, Rohmaterial für die Herstellung von Streichhölzern und Treibstoff für Raketentriebwerke. Darüber hinaus kann es als Sprengstoff verwendet werden. Besonders bekannt ist der ANFO-Sprengstoff, eine Mischung aus 94 % Ammoniumnitrat und 6 % Heizöl, der in Steinbrüchen, in der Zementindustrie und beim Kohleabbau eingesetzt wird.
Eigenschaften von Ammoniumnitrat
Ammoniumnitrat setzt sich aus Ammonium- und Nitrat-Ionen zusammen. Die chemische Formel lautet NH4NO3, die molare Masse ist 80,04 und die Dichte der Verbindung beträgt 1,7 g/ml.
Sein Schmelzpunkt liegt bei 170 °C und es zersetzt sich bei 210 °C. Ammoniumnitrat ist stark hygroskopisch. Es bildet jedoch keine Hydrate. Es ist gut löslich in Wasser und löslich in Ethanol.
Obwohl Ammoniumnitrat an der Luft stabil ist, kann es explodieren, wenn es mit brennbaren Stoffen gemischt oder in einem geschlossenen Behälter Erhitzung, Stößen oder Reibung ausgesetzt wird.
Weitere Informationen zu Ammoniumnitrat
1. Synthese von Ammoniumnitrat
Industriell wird Ammoniumnitrat durch eine Säure-Base-Reaktion zwischen Salpetersäure und Ammoniak gewonnen. Dabei handelt es sich um eine sehr intensive exotherme Reaktion. Unter Verwendung von wasserfreiem Ammoniak wird die Salpetersäure zunächst konzentriert. Nachdem sich eine Lösung gebildet hat, wird das überschüssige Wasser verdampft, so dass eine hohe Konzentration von Ammoniumnitrat übrig bleibt.
Sie liegt in der Regel bei 83 %, je nach Sorte kann man Ammoniumnitrat-Schmelzen mit 95 % bis 99,9 % erhalten. Die Ammoniumnitrat-Schmelze wird in einem Sprühturm zu Prills oder kleinen Kügelchen oder durch Sprühen oder Taumeln in einer rotierenden Trommel zu Granulat verarbeitet.
Die Prills oder das Granulat können nach dem Trocknen und Abkühlen beschichtet werden, um ein Erstarren zu verhindern.
2. Rohstoffe und Produkte für die Synthese von Ammoniumnitrat
Das für die Synthese von Ammoniumnitrat benötigte Ammoniak kann im Haber-Bosch-Verfahren aus Wasserstoff und Stickstoff hergestellt werden. Das nach dem Haber-Bosch-Verfahren gewonnene Ammoniak wird nach dem Ostwald-Verfahren zu Salpetersäure oxidiert.
Calciumcarbonat, das andere Produkt als Ammoniumnitrat, kann separat gereinigt oder als Calciumammoniumnitrat verkauft werden.
3. Reaktion von Ammoniumnitrat
Wenn Ammoniumnitrat im Freien erhitzt wird, zersetzt es sich oberhalb seines Schmelzpunktes allmählich in Ammoniak und Distickstoffmonoxid. Ammoniumnitrat kann auch mit Hilfe von Chloridionen als Katalysator zersetzt werden.
Wird Ammoniumnitrat in geschlossenen Räumen erhitzt, kommt es zu einer explosiven Reaktion, bei der es sich in Stickstoff, Sauerstoff und Wasser zersetzt. Gemische aus Nitronaphthalin und Holzpulver können als Ammoniumnitrat-Sprengstoff verwendet werden, wobei die explosive Reaktion genutzt wird.
Wie Ammoniumsulfat und Harnstoff ist auch Ammoniumnitrat endotherm, wenn es in Wasser gelöst wird. Im Vergleich zu Salz ist die Energie der endothermen Reaktion höher und kann als Kälteträger verwendet werden, z. B. in Instant-Kühlpackungen.