Как получить нитрат аммония. Нитрат аммония: свойства, получение, применение

Скрыть

Физические и химические свойства

Аммиачная селитра (без примесей)

Практическое значение имеют четвертая и пятая модификации, существующие в следующих пределах:

При переходе из одной модификации в другую происходит перекристаллизация вещества с изменением объема, при этом вещество сильно уплотняется.

Плотность IV модификации - 1,725 г/см 3 .

Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде и других веществах:

Аммиачная селитра (удобрение)

Аммиачная селитра (удобрение) отвечает следующим требованиям:

Аммиачная селитра (удобрение) является окислителем. Пожароопасна. При температуре 210 °C и взаимодействии с серой, серным колчеданом, кислотами, суперфосфатом, хлорной известью и порошковыми металлами разлагается с выделением токсичных окислов азота и кислорода.

Применение

Сельское хозяйство

Аммиачная селитра применяется в качестве удобрения во всех приемах ( , ) и под все сельскохозяйственные культуры.

Выпускаются две марки аммиачной селитры: А - для промышленности и Б - для сельского хозяйства. Допустимо применение марки Б для нужд промышленности.

Марки аммиачной селитры, разрешенные к использованию на территории России, находятся в таблице справа.

Промышленность

В промышленности аммиачная селитра применяется для производства различного рода взрывчатых веществ (аммонитов и гранулитов), а также как реагент для растворения циркониевых оболочек ТВЭЛов при регенерации облученного ядерного топлива.

Поведение в почве

В почве азот из аммиачной селитры легко поглощается микроорганизмами. После минерализации последних азот становится доступным для растений. Одновременно происходит растворение аммиачной селитры в почвенном растворе и вступление в реакцию с почвенно-поглощающим комплексом (ППК).

При обменном поглощении аммоний адсорбируется коллоидами почвы, а NO 3 образует соли щелочных или щелочноземельных металлов. (Изображение)

При недостатке кальция на кислых подзолистых почвах внесение аммиачной селитры вызывает некоторое подкисление почвенного раствора. На почвах, богатых основаниями (сероземах и черноземах), даже систематическое внесение высоких доз аммиачной селитры подкисления почвенного раствора не вызывает.

Местное подкисление - явление временное, но может оказать отрицательное влияние на растения в самом начале роста.

Аммонийная часть селитры иногда может подвергаться нитрификации, что также приводит к временному подкислению почвы. Последующая денитрификация приводит к переходу части нитратного азота в газообразное состояние (N 2 , N 2 O, NO).

Применение на различных типах почв

Аммиачная селитра - универсальное удобрение. С некоторыми нюансами она применяется для всех сельскохозяйственных культур и в любой из приемов внесения удобрений.

На кислых почвах

На кислых дерново-подзолистых почвах

Черноземы и сероземы

Влияние на сельскохозяйственные культуры

Внесение аммиачной селитры положительно влияет на все сельскохозяйственные культуры, например, опыты, проведенные в различных штатах США, давали следующие результаты:

Картофель

Пшеница

Получение

Аммиачная селитра получается нейтрализацией азотной кислоты газообразным аммиаком:

HNO 3 + NH 3 (газ) → NH 4 NO 3 + 144,9 кДж

Полученный раствор нитрата аммония упаривают, подвергают кристаллизации и в конце высушивают. К полученному веществу добавляют различные примеси, улучшающие его физико-химические свойства.

Страница 1

Нитрат аммония (аммонийная селитра) NH4NO3 – кристаллическое вещество с температурой плавления 169,6ºС, хорошо растворимое в воде. Растворимость при 20ºС равна 0,621 мас. долей, при 160ºС – 0,992 мас. долей. Нитрат аммония сильно гигроскопичен и легко поглощает влагу из атмосферы, в зависимости от температуры может существовать в пяти кристаллических модификациях, различающихся плотностью и структурой кристаллов. Вследствие высокой растворимости в воде, гигроскопичности и полиморфных превращений, сопровождающихся выделением тепла, нитрат аммония легко слеживается. Для уменьшения слеживаемости, которая затрудняет использование продукта, в промышленности используют следующие меры:

Перед складированием полученный продукт охлаждают до температуры ниже 32ºС, так как именно в интервале от 32,3ºС до -17ºС нитрат аммония находится в стабильной ромбической модификации;

Выпускают товарный продукт в гранулированном виде, обрабатывая поверхность гранул ПАВ, образующими на них гидрофобную пленку;

Вводят в состав продукта кондиционирующие добавки в виде нитрата магния и других солей, которые связывают свободную воду и препятствуют переходу одной модификации в другую.

Нитрат аммония в твердом состоянии или в виде высококонцентрированного раствора (плава) при нагревании выше 180 - 200 ºС разлагается:

NH4NO3 = N2O + 2H2O – DH, где DH = 36,8 кДж.

При быстром нагревании в замкнутом пространстве до 400 - 100ºС или инициировании нитрат аммония разлагается со взрывом по уравнению

NH4NO3 = N2 + 2H2O + 0,1O2 – 118 кДж.

Разложение ускоряется в присутствии минеральных кислот и органических веществ. На этом основано использование нитрата аммония в качестве компонента аммонийно-селитровых взрывчатых веществ – аммонитов (смеси с органическими веществами), аммотолов (смеси со взрывчатыми веществами) и аммоналов (смеси, содержащие аллюминий).

Нитрат аммония является безбалластным азотным удобрением и содержит 34,8% азота, из них 17,4% - в аммиачной (NH4+) и 17,4% - в нитратной (NO3-) форме. Поэтому стоимость транспортировки содержащегося в нем азота значительно ниже, чем при перевозке других балластных удобрений (например, сульфата аммония).

Производство нитрата аммония основано на реакции нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком с последующим упариванием полученного раствора нитрата аммония.

Нейтрализация.

Нейтрализация азотной кислоты аммиаком – это необратимый гетерогенный процесс хемосорбции, протекающий с выделением тепла по уравнению

HNO3 + NH3 = NH4NO3 – DH.

Реакция идет в диффузионной области, и ее скорость лимитируется диффузией аммиака из газа к поверхности жидкости. Количество тепла, выделяющегося при нейтрализации, складывается из теплового эффекта реакции и теплоты растворения образовавшегося нитрата аммония в воде:

Qå = Q1 – (Q2 + Q3),

Таким образом, тепловой эффект процесса зависит от концентрации азотной кислоты, взятой для нейтрализации.

Подогрев компонентов (азотной кислоты и газообразного аммиака) улучшает перемешивание системы, ускоряет процесс нейтрализации и повышает концентрацию раствора нитрата аммония.

Упаривание раствора нитрата аммония.

В результате нейтрализации образуется водный раствор нитрата аммония. При этом за счет теплового эффекта реакции нейтрализации часть воды испаряется в виде сокового пара. Интенсивность испарения зависит от величины теплового эффекта и температуры процесса. Поэтому концентрация образующегося раствора определяется как концентрацией азотной кислоты, так и температурой.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Получение закиси азота в домашних условиях

Получить веселящий газ можно несколькими путями. Самым доступным в домашних условиях является способ Г. Дэви - термическое разложение нитрата аммония (аммиачной селитры) по реакции:

NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O.

В лабораторных условиях более удобным является нагревание сульфаминовой кислоты с азотной кислотой:

NH 2 SO 2 OH + HNO 3 (73 %) = N 2 O + H 2 SO 4 + H 2 O.

Однако сульфаминовую и азотную кислоты достать труднее, поэтому мы остановимся на разложении аммиачной селитры. Кстати, разложение аммиачной селитры используется для синтеза закиси азота в промышленных масштабах.

При нагревании нитрата аммония имеет место несколько реакций. Приведем фрагменты из книги Л.И. Багал Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ (1975)

Нитрат аммония при нагревании несколько выше температуры плавления (сухой нитрат аммония плавится при 169.6°С), разлагается по реакции

NH 4 NO 3 NH 3 + HNO 3 (1)
<...>

Реакция разложения на закись азота и воду изучалась Бертело, Томсеном и Велеем. Первые два исследователя нашли, что реакция экзотермична

NH 4 NO 3 => N 2 O + 2H 2 O + 8.8 ккал (2)

Основными реакциями разложения нитрата аммония при температуре до 270°С являются (1) и (2). Расплавленный нитрат аммония при нагревании выше 250-260°С может выделять окислы азота, азот и воду:

NH 4 NO 3 => 0.5N 2 + NO + 2H 2 O
4NH 4 NO 3 => 3N 2 + N 2 O 4 + 8H 2 O
3NH 4 NO 3 => 2N 2 + N 2 O 3 + 6H 2 O

Саундерс (1922 г), основываясь на результатах газового анализа, пришел к убеждению, что основными реакциями разложения при температуре до 260°С являются (1) и (2), а также реакция

5NH 3 + 3HNO 3 => 4N 2 + 9H 2 O

Разложение при взрыве по его мнению протекает по реакции

8NH 4 NO 3 => 16H 2 O + 2NO 2 + 4NO + 5N 2
<...>

Для нормального процесса образования закиси азота путем разложения нитрата аммония его температурный режим и степень чистоты имеют исключительное значения.

Как видно из приведенных выше данных, аммиачная селитра при нагревании до 240-250°С разлагается с образованием закиси азота и воды, однако даже при этой температуре полученный "сырой" газ содержит пары азотной кислоты, оксиды азота NO и NO 2 , аммиак, хлор (за счет примесей хлоридов), азот и "туман" возогнанной аммиачной селитры. Понятно, что такую смесь вдыхать нельзя (если возникнет мысль повторить опыты Дэви), поскольку это смертельно опасно! Мало того, если колба закрыта резиновой пробкой, то она даже после кратковременного использования постепенно разрушается (с образованием совсем не безвредных продуктов).

Поэтому способ получения веселящего газа нагреванием аммиачной селитры на сковородке (который зачастую рекомендуют "гуру", чтобы посмеяться над "профанами") выглядит в лучшем случае как черный юмор.

Перейдем к рассмотрению установки. Нитрат аммония разлагают в колбе Вюрца при осторожном нагревании. Лучше использовать термометр, однако без него при необходимости можно обойтись. Как показал опыт лучше использовать нагрев примерно до 220°С, при этом наблюдается легкое "кипение" расплава. Полученный "сырой газ" для очистки пропускают вначале через охлаждаемую льдом ловушку, для сбора перегоняющейся воды с примесью азотной кислоты. Далее газ проходит через склянку Дрекселя с раствором железного купороса, она также служит своеобразным индикатором скорости выделения газа. Затем газ промывается в импровизированной промывалке (c пористым распылителем) с раствором 5-7 % щелочи (гидроксида натрия или калия), где он очищается от NO 2 , азотной кислоты, хлора. И, наконец, в третьей промывалке с пористым распылителем, в которую налит раствор сульфата железа (II), закись азота очищается от NO и следов оставшихся примесей. После нее газ содержит закись азота с некоторым количеством воды и азота, а также следами NO 2 и NO.

Следует помнить, что очистке закиси азота, если она будет использована для повтора опытов Дэви, следует уделить особое внимание , в противном случае газ будет токсичным.

В качестве реакционной загрузки использовалось удобрение нитрат аммония (аммиачная селитра).

Жизненные ситуации бывают разные, и зачастую имеют место обстоятельства, когда нужно определить и распознать реагенты, растворы в пробирках, которые совершенно идентичны по цвету и запаху. Это может быть нужно для практической работы, лабораторного опыта или просто из любопытства. Но что бы ни подвигло вас на эксперимент, необходимо все же иметь некоторые знания по химии и уметь применять их на практике.

Вам понадобится

• чистые пробирки в количестве двух штук, вещество, название которого необходимо определить, гидроксид натрия и нитрат серебра.

Инструкция

Наденьте перчатки и ватно-марлевую повязку. Помните, что техника безопасности при работе с химическими веществами очень важна, так как можно не только получить ожоги, но и другие кожные повреждения или повреждения дыхательных путей.

Возьмите вещество, название которого нужно определить. Влейте немного вещества в одну пробирку и немного во вторую. Достаточно будет наполнить колбочки наполовину.

Установите пробирки с веществом на специальный держатель. Возьмите одну из пробирок и добавьте в нее раствор гидроксида натрия.

Взболтните немного содержимое пробирки и поднесите к носу. Если из пробирки исходит специфический запах, напоминающий собой тот, который используют при приведении человека в чувства в случае потери сознания, то есть запах нашатырного спирта – в пробирку был налит нитрат аммония , так как произошла реакция взаимодействия. Соли аммония под воздействием щелочи разложились до аммиака (летучее газообразное вещество, имеющее запах мочевины).

Возьмите вторую пробирку и нитрат серебра. Добавьте нитрат в пробирку с веществом, которое необходимо определить и немного взболтайте его.

Установите пробирку на держатель и наблюдайте за химической реакцией. Так как в состав нитрат а аммония входят хлорид-ионы, то при взаимодействии с добавленным раствором нитрат а серебра выпадет белый осадок, похожий по своему виду на мыльный раствор, то есть выпадет осадок хлорида серебра. Если такой осадок появился и цвет в пробирке стал насыщенно-белым, значит вещество, которое предлагалось для эксперимента – нитрат аммония .

Кроме указанных двух способов, аммоний также можно определить путем добавления и нагревания в последующем концентрированной щелочи. При таком раскладе аммоний также будет выделять резкий запах – аммиак.

Все интересное

Кислота – это сложное вещество, которое может быть как органическим, так и неорганическим. Общим является то, что они имеют в своем составе атомы водорода и кислотный остаток. Именно последний придает специфические свойства каждой кислоте, а также…

Достаточно большое количество неорганических веществ имеют собственные качественные реакции, благодаря которым можно распознать их среди других соединений. Ортофосфорная кислота относится к классу неорганических, существует свой способ безошибочного…

В школьном курсе химии приводятся описания целого ряда специфических химических реакций, позволяющих выявить то или иное соединение. Многие из них протекают с образованием веществ, имеющих красочные оттенки. К подобным относится и реакция, при…

Хлорид натрия – это самая обыкновенная поваренная соль, которую люди ежедневно употребляют в пищу. С точки зрения химического состава представляет собой соединение, которое состоит из атомов натрия и хлора. В растворе поваренная соль распадается…

Формальдегид или метаналь – это газообразное, с неприятным запахом органическое соединение класса альдегидов. Водный 40%-й раствор формальдегида известен как формалин. Иное название - муравьиный альдегид, так как при его окислении образуется…

Нитрат серебра представляет собой растворимую среднюю соль, состоящую из атома металла и кислотного остатка – нитрата. Иное название нитрата серебра – азотнокислое серебро, входящее в состав ляписа – медицинского средства, которое продается в аптеке…

Нитрат натрия представляет собой хорошо растворимую в воде среднюю соль, которая состоит из атомов металла – натрия и кислотного остатка – нитрата. Иное название – натриевая селитра, азотнокислый натрий или натриевая соль азотной кислоты. В твердом…

Хлорид аммония – бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде и обладающее небольшой гигроскопичностью. Используется в фармацевтической промышленности, в металлургии, для производства удобрений. Получить его можно как в промышленных, так…

Распознавание раствора нитрата натрия происходит поэтапно. Сначала проводим реакции на наличие катионов натрия, а затем - нитрит-анионов. Только при необходимом результате всех реакций можно утверждать, что данный раствор - раствор нитрата натрия. …

Хлорид натрия (NaCl) – это обычная, всем знакомая поваренная соль, которую употребляют в пищу. Вещество прекрасно растворяется в воде и имеет соленый вкус. Учитывая, что раствор прозрачный, при потере этикетки со склянки, в которой было химическое…

Впереди лабораторная работа, а нужные навыки и умения по распознаванию химических веществ не наработаны. А может в химической лаборатории случайно отклеились этикетки с названиями соединений. Умение правильно определять химические вещества в силу…

Соляная кислота, которую также называют хлороводородной, содержится в желудочном соке и помогает переваривать белковую пищу. В лабораторных условиях она представляет собой бесцветную едкую жидкость, распознать которую можно при помощи достаточно…

Химическая формула: NH 4 NO 3

Аммиачная селитра - сильный окислитель, в сухом виде взрывается от детонаторов. К механическим воздействиям (удар, трение) не чувствительна. При воздействии огня и искры на аммиачную селитру загорания не происходит. При пожарах она разлагается, выделяя кислород, что усиливает горение легковоспламеняющихся предметов. При сильных пожарах складов, содержащих большое количество селитры, возможны взрывы вследствие ее бурного термического разложения и интенсивного газообразования.

Применение аммиачной селитры.

Сельское хозяйство.
Это хорошо растворимое высокоэффективное минеральное аммонийно-нитратное высококонцентрированное удобрение. Содержит 34,4 % азота. Для сельского хозяйства аммиачная селитра выпускается в виде гранул сферической формы. Среди всех удобрений она занимает первое место по использованию в сельском хозяйстве, которое составляет 55-60% рынка минеральных удобрений. Обладает высокой гигроскопичностью, чтобы не отсыревало добавляют добавки поглощающие влагу: молотый известняк, мел, фосфоритную муку, фосфогипс.
Применяется для минерального питания культур при основном, предпосевном внесении и для подкормки сельскохозяйственных культур. Наибольшая эффективность достигается при использовании аммиачной селитры для ранневесенней подкормки озимой пшеницы, озимого рапса а также для внесения поверхностно или локально к посеву или при посеве яровых культур, подкормки технических, овощных и бахчевых культур. Высокий эффект получается при совместном внесении с фосфором и калием. Запрещено аммиачную селитру вносить под огурцы, кабачки, патиссоны и тыкву, так как способствует накоплению нитратов!
Это удобрение производят следующим образом: азот связывают с водородом, в результате происходящей реакции образуется аммиак; аммиак впоследствии окисляется до азотной кислоты, и если соединить аммиак с азотной кислотой, то получится нитрат аммония т.е. аммиачная селитра. Такая агрохимия будет содержать азот в двух формах, то есть аммонийный и нитратный (17% аммонийного и 17% нитратного азота, в сумме 34% азота).
Популярность аммиачной селитры объясняется его универсальностью, так как это удобрение повсеместно используется в сельском хозяйстве для любых культур и на всех видах почв.

Взрывчатые вещества.
Это взрывчатое вещество, однако ее критический диаметр (наименьший диаметр цилиндрического заряда взрывчатого вещества, при котором возможно распространение детонации) такой большой (для сырой неизмельченной селитры порядка нескольких метров), а восприимчивость к детонации столь незначительна, что чистую селитру можно обрабатывать так же, как и инертные соли.
Наиболее широко в промышленности и горном деле применяются смеси аммиачной селитры с различными видами углеводородных горючих материалов, других взрывчатых веществ, а также многокомпонентные смеси:
- составы типа аммиачная селитра/дизельное топливо (АСДТ);
- жидкая смесь аммиачная селитра/гидразин (астролит);
- водонаполненные промышленные взрывчатые вещества (акванал, акванит и др.);
- смеси с другими взрывчатыми веществами (аммонит, детонит и др.);
- смесь с алюминиевой пудрой (аммонал).

В зависимости от назначения аммиачную селитру выпускают двух марок: А и Б. А - для промышленности, Б - для сельского хозяйства. Допускается применение селитры марки Б для промышленности. Для уменьшения гигроскопичности и слеживаемости в марку Б вводят различные кондиционирующие добавки (доломитную, сульфатную или магниевую).

Требования безопасности аммиачной селитры (нитрата аммония) ГОСТ 2-85.
Аммиачная селитра относится к малоопасным веществам. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственных помещений - 10 мг/м³. Ее пыль при вдыхании заметного вреда организму не приносит, но попадая на части тела с наиболее сильным выделением пота вызывает раздражение и дерматиты. По степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности.

Аммиачная селитра является окислителем и пожароопасна. Дерево, пропитанное селитрой, обладает значительно большей пожароопасностью, чем обычное дерево.
При температуре 210° C и взаимодействии с серой, серным колчеданом, кислотами, суперфосфатом, хлорной известью, порошковыми металлами (особенно с цинком) разлагается с выделением токсичных окислов азота и кислорода. Выделяющийся кислород может вызвать загорание горючих материалов (мешков) и, как следствие, пожар. В случае загрязнения селитры органическими материалами или при сильном пожаре разложение аммиачной селитры может перейти во взрыв.
Пожар, вызванный разложением селитры, следует тушить большим количеством воды.
Производственные помещения и лаборатории, в которых проводится работа с селитрой (упаковывание, отбор и подготовка проб, проведение анализов), должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.

Упаковка, транспортировка и хранение.
Упаковка селитры производится в сварные полиэтиленовые мешки или в четырехслойные бумажные мешки с полиэтиленовым вкладышем массой 50 кг, также специализированные контейнеры - биг-беги, массой 500-800 кг. Горловины открытых полиэтиленовых мешков (после их заполнения) должны быть заварены, а открытых бумажных мешков - зашиты машинным способом.

Транспортировка осуществляется как в подготовленной таре, так и насыпью. Упакованную в мешки селитру перевозят всеми видами транспорта, кроме воздушного (из-за повышенной пожарной опасности), в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки груза, действующими на транспорте данного вида.
Неупакованную селитру для промышленности транспортируют насыпью в железнодорожных саморазгружающихся вагонах типа минераловоза или хопперцементовоза и автотранспортом с укрытием. По согласованию с потребителем неупакованную селитру для сельского хозяйства транспортируют в железнодорожных саморазгружающихся вагонах и автотранспортом с укрытием.
Аммиачная селитра является опасным грузом класса 1 Взрывчатые вещества и изделия, № ООН 0222 и перевозится также под надлежащим отгрузочным наименованием «Нитрат аммония».