Azotan amonu

Azotan amonu, pot. saletra amonowa, NH
4NO
3 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy saletr, sól kwasu azotowego i amoniaku.

Azotan amonu

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) konst. azotan amonu addyt. trioksydoazotan(1−) amonu Inne nazwy i oznaczenia Stocka azotan(V) amonu inne saletra amonowa, daw. azotan amonowy
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	NH 4NO 3
Masa molowa	80,04 g/mol
Wygląd	higroskopijny, biały lub prawie biały, krystaliczny proszek lub bezbarwne kryształy[1]
Identyfikacja
Numer CAS	6484-52-2
PubChem	22985
InChI InChI=1S/NO3.H3N/c2-1(3)4;/h;1H3/q-1;/p+1 InChIKey DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O
Właściwości Gęstość 1,725 g/cm³ (20 °C)[2]; ciało stałe Rozpuszczalność w wodzie 213 g/100 g[3] w innych rozpuszczalnikach rozpuszczalny w etanolu, dobrze w metanolu[1] Temperatura topnienia 169,7 °C[3] Temperatura rozkładu powyżej 170 °C[4] 200–260 °C[3]
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2023-09-04] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanego źródła[2] Uwaga Zwroty H H272, H319 Zwroty P P210, P220, P264, P280, P305+P351+P338, P337+P313 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[5] 0 2 1 OX Numer RTECS BR9050000 Dawka śmiertelna LD50 2950 mg/kg (szczur, drogą pokarmową)[2]
Podobne związki
Inne aniony	chloran amonu
Inne kationy	azotan sodu
Podobne związki	azotyn amonu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Otrzymywanie

Metody przemysłowe

• Reakcja kwasu azotowego (45–65%) z amoniakiem^[6][7]:

HNO
3 + NH
3 → NH
4NO
3

Ze względu na egzotermiczny charakter reakcji, konieczna jest specjalna konstrukcja reaktorów, pozwalająca na szybkie mieszanie reagentów. Ciepło wytworzone w tej reakcji wykorzystywane jest do odparowania wody, co pozwala na uzyskanie roztworu o stężeniu 95–97%.

• Z azotanu wapnia^[6]:

Podczas produkcji nawozów azotanowo-fosforanowych powstaje nadmiar azotanu wapnia, na który nie ma wystarczającego zapotrzebowania na rynku. Przerabia się go więc na azotan amonu w reakcji z amoniakiem i dwutlenkiem węgla:

Ca(NO
3)
2·4H
2O + 2NH
3 + CO
2 → 2NH
4NO
3 + CaCO
3↓ + 3H
2O

Podobnie jak w poprzednim procesie, ciepło wytworzone w tej reakcji wykorzystywane jest do odparowania wody.

Inne metody

• reakcje nieorganicznych soli amonowych z azotanami, np.^[7]:

(NH
4)
2SO
4 + 2NaNO
3 → 2NH
4NO
3 + Na
2SO
4

Właściwości

Saletra amonowa jest bezbarwnym, krystalicznym ciałem stałym. Jest higroskopijna. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie (w 25 °C 214 g w 100 g H
2O^[3], a w 80 °C 576 g/100 g H
2O^[7]). Proces rozpuszczania się NH
4NO
3 w wodzie jest dość silnie endotermiczny (ΔH^o = 26 kJ/mol), dzięki czemu mieszanina saletry amonowej z lodem jest bardzo dobrą mieszaniną chłodzącą.

Azotan amonu ma właściwości utleniające.

W umiarkowanych temperaturach ulatnia się w wyniku odwracalnej dysocjacji na amoniak i kwas azotowy^[7]:

NH
4NO
3 ⇄ NH
3↑ + HNO
3↑

Przy ogrzewaniu, w temperaturze około 200–260 °C rozkłada się na podtlenek azotu i wodę^[7][8]:

NH
4NO
3 → N
2O↑ + 2H
2O↑

Rozkład jest reakcją egzotermiczną co może doprowadzić do celowego lub przypadkowego wybuchu, gdyż powyżej 260 °C rozkład może gwałtownie przejść w kierunku^[7]:

2NH
4NO
3 → 2N
2↑ + 4H
2O↑ + O
2↑

Zanieczyszczenie niektórymi substancjami obniża temperaturę rozkładu i zwiększa energię wybuchu, co może być przyczyną przypadkowego wybuchu i jest wykorzystywane do tworzenia materiałów wybuchowych^[8].

Zastosowanie

Materiał wybuchowy

Azotan amonu jest składnikiem wielu materiałów wybuchowych, np.: ANFO, ANNM, amonale, amonity, Dynamon K, sznajderyt. Wybuchowość saletry amonowej była przyczyną wielu katastrof, na przykład:

• eksplozja w Oppau 21 września 1921 – wybuch ok. 4500 ton mieszaniny saletry amonowej i siarczanu amonu w fabryce nawozów azotowych w Oppau (obecnie część Ludwigshafen am Rhein, Niemcy), 561 zabitych^[9];
• katastrofa w Texas City 16 kwietnia 1947 – wybuchło ok. 2300 ton NH
  4NO
  3, ok. 570 ofiar śmiertelnych;
• katastrofa kolejowa w Ryongch’ŏn (Korea Północna) 23 kwietnia 2004 – kolizja pociągów przewożących saletrę amonową i paliwo – zerwana sieć trakcyjna spowodowała wybuch, 154 ofiary śmiertelne;
• eksplozja w West 17 kwietnia 2013 w miejscowości West blisko Waco w stanie Teksas – wybuch w fabryce nawozów sztucznych West Fertilizer Company; śmierć poniosło 15 osób, a ponad 160 zostało rannych.
• eksplozja w Mihăilești (Rumunia) 24 maja 2004 – eksplozja ciężarówki przewożącej azotan amonu, 18 ofiar śmiertelnych;
• eksplozja w Bejrucie 4 sierpnia 2020 w stolicy Libanu – wybuch 2750 ton w porcie; śmierć poniosło co najmniej 218 osób, a 7,5 tysięcy zostało rannych.

Azotan amonu został również wykorzystany w zamachu na World Trade Center 26 lutego 1993 – pod północną wieżą World Trade Center eksplodowała zaparkowana w podziemnym garażu ciężarówka wypełniona ok. 700 kg tego związku. W wyniku zamachu zginęło 6 osób, a ponad tysiąc zostało rannych.

Nawóz mineralny

Pulan – nawóz azotowy zawierający 34% N w postaci azotanu amonu. Produkowany jest przez Grupę Azoty Zakłady Azotowe „Puławy”

Saletra amonowa jest używana jako nawóz oraz jako składnik mieszanek nawozów mineralnych. W czystej postaci jest jednym z najpopularniejszych jednoskładnikowych nawozów mineralnych; charakteryzuje się największą zawartością azotu w grupie nawozów saletrzano-amonowych (34%). Zawiera dwie formy azotu: azotanową i amonową. Przez dobrą rozpuszczalność w wodzie i higroskopijność bardzo szybko przenika do gleby. Nawóz uniwersalny, stosowany do wszystkich roślin i rodzajów gleb, przedsiewnie i pogłównie^[10]. Do azotanu amonu dodaje się środki zapobiegające zbrylaniu się i zmniejszające higroskopijność – węglan wapnia lub węglan magnezu – a także związki zawierające mikroelementy. Azotan amonu jest także składnikiem nawozów wieloskładnikowych. Nawozy oparte na saletrze amonowej produkowane w Polsce przez Zakłady Azotowe „Kędzierzyn” (np.: ZAKsan, Salmag – również z siarką i borem), Zakłady Azotowe „Puławy” (Pulan^[11] i nawóz płynny RSM – roztwór azotanu amonu i mocznika) oraz Azoty Tarnów (Saletrosan^[12]).

Produkcja

Najwięksi na świecie producenci saletry amonowej

Kraj	Udział w produkcji światowej[13]	Największe przedsiębiorstwo w kraju	Moc produkcyjna przedsiębiorstwa
Rosja	19,9%	UralChem	2,5 mln t/rok[14][15]
Stany Zjednoczone	15,8%	CF Industries	1,1 mln t/rok[16]
Chiny	12,1%	San Corporation	1,2 mln t/rok[17]
Polska	5,6%	Grupa Azoty Zakłady Azotowe „Puławy”	1,1 mln t/rok[18]
Ukraina	5,5%	Stirol	0,4 mln t/rok[19]

Transport i magazynowanie

Roztwory azotanu amonu produkowane w polskich przedsiębiorstwach chemicznych transportuje się w postaci ciekłej jako gorący stężony roztwór. Do tego celu wykorzystywane są cysterny ze zbiornikami produkowanymi na bazie stali kwasoodpornej, zaopatrzonymi dodatkowo w elementy grzewcze podtrzymujące temperaturę roztworu.

Podobnie jak w przypadku transportu, również magazynowanie wymaga stosowania właściwych środków bezpieczeństwa. Azotan amonu można przechowywać w temperaturze wyższej od temperatury krystalizacji i jednocześnie niższej od temperatury wrzenia^[20].