Nitrato de amônio -Ammonium nitrate

Nitrato de amônio
Fórmula estrutural
Estrutura cristalina de nitrato de amônio
Amostra de pó branco e esférulas
Nomes
Nome IUPAC
Nitrato de amônio
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.026.680 Edite isso no Wikidata
Número CE
Número RTECS
UNII
Número da ONU 0222com > 0,2% de substâncias combustíveis
1942com ≤ 0,2% de substâncias combustíveis
2067fertilizantes
2426líquidos
  • InChI=1S/NO3.H3N/c2-1(3)4;/h;1H3/q-1;/p+1 VerificaS
    Chave: DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O VerificaS
  • InChI=1/NO3.H3N/c2-1(3)4;/h;1H3/q-1;/p+1
    Chave: DVARTQFDIMZBAA-IKLDFBCSAH
  • [O-][N+]([O-])=O.[NH4+]
Propriedades
NH 4 NO 3
Massa molar 80,043 g/mol
Aparência sólido cristalino branco
Densidade 1,725 ​​g/cm3 ( 20°C)
Ponto de fusão 169,6°C (337,3°F; 442,8K)
Ponto de ebulição Aproximadamente. 210 °C (410 °F; 483 K) se decompõe
Endotérmico
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)
-33,6·10 −6 cm3 / mol
Estrutura
trigonal
Dados explosivos
Sensibilidade ao choque muito baixo
Sensibilidade ao atrito muito baixo
Velocidade de detonação 2500 m/s
Perigos
Segurança e saúde ocupacional (SSO/SSO):
Principais perigos
Explosivo, Oxidante
Rotulagem GHS :
GHS07: Ponto de exclamação GHS03: Oxidante GHS01: Explosivo
Perigo
H201 , H271 , H319
P220 , P221 , P264 , P271 , P280 , P372
NFPA 704 (diamante de fogo)
1
0
3
Dose ou concentração letal (LD, LC):
LD 50 ( dose mediana )
2085–5300 mg/kg (oral em ratos, camundongos)
Compostos relacionados
Outros ânions
Nitrito de amônio
Outros cátions
Nitrato de sódio Nitrato
de potássio Nitrato
de hidroxilamónio
Compostos relacionados
Perclorato de amônio
Exceto quando indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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O nitrato de amônio é um composto químico com a fórmula química NH 4 NO 3 . É um sal cristalino branco constituído por íons de amônio e nitrato . É altamente solúvel em água e higroscópico como um sólido, embora não forme hidratos . É predominantemente usado na agricultura como fertilizante com alto teor de nitrogênio . A produção global foi estimada em 21,6 milhões de toneladas em 2017.

Seu outro uso importante é como componente de misturas explosivas usadas em mineração, pedreiras e construção civil. É o principal constituinte do ANFO , um explosivo industrial popular que responde por 80% dos explosivos usados ​​na América do Norte; formulações semelhantes foram usadas em dispositivos explosivos improvisados .

Muitos países estão eliminando gradualmente seu uso em aplicativos de consumo devido a preocupações com seu potencial de uso indevido. Explosões acidentais de nitrato de amônio mataram milhares de pessoas desde o início do século 20.

Ocorrência

O nitrato de amônio é encontrado como o mineral natural gwihabaite (anteriormente conhecido como nitrammite) – o análogo de amônio do salitre (nome mineral: nitro) – nas regiões mais secas do deserto de Atacama no Chile , muitas vezes como uma crosta no solo ou em conjunto com outros minerais de nitrato, iodato e haletos . O nitrato de amônio foi extraído lá até que o processo Haber-Bosch tornou possível sintetizar nitratos a partir do nitrogênio atmosférico, tornando a mineração de nitrato obsoleta.

Produção, reações e fases cristalinas

A produção industrial de nitrato de amônio envolve a reação ácido-base da amônia com o ácido nítrico :

HNO 3 + NH 3 → NH 4 NO 3

A amônia é usada em sua forma anidra (um gás) e o ácido nítrico é concentrado. A reação é violenta devido à sua natureza altamente exotérmica . Depois que a solução é formada, tipicamente em uma concentração de cerca de 83%, o excesso de água é evaporado para deixar um teor de nitrato de amônio (AN) de 95% a 99,9% de concentração (fundido de AN), dependendo do grau. A massa fundida de AN é então transformada em "esferas" ou pequenas esferas em uma torre de pulverização , ou em grânulos por pulverização e rotação em um tambor rotativo. Os grânulos ou grânulos podem ser posteriormente secos, resfriados e depois revestidos para evitar aglomeração. Estes grânulos ou grânulos são os produtos típicos de AN no comércio.

A amônia necessária para este processo é obtida pelo processo Haber a partir de nitrogênio e hidrogênio. A amônia produzida pelo processo Haber pode ser oxidada em ácido nítrico pelo processo Ostwald . Outro método de produção é uma variante do processo de nitrofosfato :

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

Os produtos, carbonato de cálcio e nitrato de amônio, podem ser purificados separadamente ou vendidos combinados como nitrato de cálcio e amônio .

O nitrato de amônio também pode ser feito por meio de reações de metátese :

(NH 4 ) 2 SO 4 + Ba(NO 3 ) 2 → 2 NH 4 NO 3 + BaSO 4
NH 4 Cl + AgNO 3 → NH 4 NO 3 + AgCl

Reações

Como o nitrato de amônio é um sal , tanto o cátion, NH 4 + , quanto o ânion, NO 3 , podem participar de reações químicas.

O nitrato de amônio sólido se decompõe com o aquecimento. Em temperaturas abaixo de cerca de 300 ° C, a decomposição produz principalmente óxido nitroso e água:

NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O

Em temperaturas mais altas, a reação a seguir predomina.

2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O

Ambas as reações de decomposição são exotérmicas e seus produtos são gases. Sob certas condições, isso pode levar a uma reação descontrolada , com o processo de decomposição se tornando explosivo. Veja § Desastres para detalhes. Muitos desastres de nitrato de amônio , com perda de vidas, ocorreram.

A cor vermelho-alaranjada em uma nuvem de explosão é devido ao dióxido de nitrogênio , um produto secundário da reação.

Fases cristalinas

Foram observadas várias fases cristalinas de nitrato de amónio. O seguinte ocorre sob pressão atmosférica.

Estágio Temperatura (°C) Simetria
(líquido) (acima de 169,6)
EU 169,6 a 125,2 cúbico
II 125,2 a 84,2 tetragonal
III 84,2 a 32,3 α-rômbico
4 32,3 a -16,8 β-rômbico
V abaixo de -16,8 tetragonal

A transição entre as formas β-rômbicas para α-rômbicas (a 32,3°C) ocorre à temperatura ambiente em muitas partes do mundo. Essas formas têm uma diferença de densidade de 3,6% e, portanto, a transição entre elas causa uma mudança no volume. Uma consequência prática disso é que o nitrato de amônio não pode ser usado como propulsor sólido de motor de foguete , pois desenvolve rachaduras. O nitrato de amônio estabilizado (PSAN) foi desenvolvido como solução para isso e incorpora estabilizadores de haletos metálicos, que evitam flutuações de densidade.

Formulários

Fertilizante

O nitrato de amônio é um fertilizante importante com classificação NPK 34-0-0 (34% de nitrogênio). É menos concentrado que a ureia (46-0-0), dando ao nitrato de amônio uma ligeira desvantagem no transporte. A vantagem do nitrato de amônio sobre a ureia é que ele é mais estável e não perde nitrogênio rapidamente para a atmosfera.

Explosivos

O nitrato de amônio facilmente forma misturas explosivas com propriedades variadas quando combinado com explosivos como TNT ou com combustíveis como pó de alumínio ou óleo combustível. Exemplos de explosivos contendo nitrato de amônio incluem:

Mistura com óleo combustível

ANFO é uma mistura de 94% de nitrato de amônio ("AN") e 6% de óleo combustível ("FO") amplamente utilizado como explosivo industrial a granel . É usado em mineração de carvão , pedreiras , mineração de metais e construção civil em aplicações pouco exigentes, onde as vantagens do baixo custo, segurança relativa e facilidade de uso do ANFO importam mais do que os benefícios oferecidos pelos explosivos industriais convencionais, como resistência à água, oxigênio equilíbrio, alta velocidade de detonação e desempenho em pequenos diâmetros.

Terrorismo

Explosivos à base de nitrato de amônio foram usados ​​no atentado de Sterling Hall em Madison, Wisconsin, 1970, no atentado de Oklahoma City em 1995, nos atentados de 2011 em Delhi , no atentado de 2011 em Oslo e nas explosões de 2013 em Hyderabad .

Em novembro de 2009, o governo da Província da Fronteira Noroeste (NWFP) do Paquistão impôs a proibição de sulfato de amônio , nitrato de amônio e fertilizantes de nitrato de amônio de cálcio na antiga Divisão Malakand  - compreendendo o Upper Dir , Lower Dir , Swat , Chitral , e distritos de Malakand do NWFP – após relatos de que esses produtos químicos foram usados ​​por militantes para fazer explosivos. Devido a essas proibições, " O clorato de potássio  - o material que faz os fósforos de segurança pegarem fogo - superou o fertilizante como o explosivo preferido dos insurgentes".

Usos de nicho

O nitrato de amônio é usado em algumas compressas frias instantâneas , pois sua dissolução em água é altamente endotérmica . Em 2021, a Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah, na Arábia Saudita, realizou experimentos para estudar o potencial de dissolução de nitrato de amônio em água para sistemas de refrigeração fora da rede e como refrigerante. Eles sugeriram que a água poderia ser destilada e reutilizada usando energia solar para evitar o desperdício de água em ambientes severos.

Ele já foi usado, em combinação com "combustíveis" explosivos independentes, como nitrato de guanidina , como uma alternativa mais barata (mas menos estável) ao 5-aminotetrazol nos infladores de airbags fabricados pela Takata Corporation , que foram lembrados como inseguros depois de matar 14 pessoas .

Segurança, manuseio e armazenamento

Várias diretrizes de segurança estão disponíveis para armazenamento e manuseio de nitrato de amônio. Os dados de saúde e segurança são mostrados nas fichas de dados de segurança disponibilizadas pelos fornecedores e por vários governos.

O nitrato de amônio puro não queima, mas como um forte oxidante, suporta e acelera a combustão de materiais orgânicos (e alguns inorgânicos). Não deve ser armazenado perto de substâncias combustíveis.

Embora o nitrato de amônio seja estável à temperatura e pressão ambiente sob muitas condições, ele pode detonar a partir de uma forte carga de iniciação. Não deve ser armazenado perto de explosivos ou agentes explosivos.

O nitrato de amônio fundido é muito sensível ao choque e à detonação, principalmente se for contaminado com materiais incompatíveis, como combustíveis, líquidos inflamáveis, ácidos, cloratos, cloretos, enxofre, metais, carvão e serragem.

O contato com certas substâncias como cloratos , ácidos minerais e sulfetos metálicos , pode levar a uma decomposição vigorosa ou mesmo violenta capaz de inflamar material combustível próximo ou detonar.

O nitrato de amônio começa a se decompor após a fusão, liberando NO x , HNO 3 , NH
3
e H2O . _ _ Não deve ser aquecido em um espaço confinado. O calor e a pressão resultantes da decomposição aumentam a sensibilidade à detonação e aumentam a velocidade da decomposição. A detonação pode ocorrer a 80 atmosferas . A contaminação pode reduzir isso para 20 atmosferas.

O nitrato de amônio tem uma umidade relativa crítica de 59,4% a 30°C. Em umidade mais alta, ele absorverá a umidade da atmosfera. Portanto, é importante armazenar o nitrato de amônio em um recipiente hermeticamente fechado. Caso contrário, pode coalescer em uma massa grande e sólida. O nitrato de amônio pode absorver umidade suficiente para liquefazer. A mistura de nitrato de amônio com alguns outros fertilizantes pode diminuir a umidade relativa crítica.

O potencial de uso do material como explosivo levou a medidas regulatórias. Por exemplo, na Austrália, os Regulamentos de Mercadorias Perigosas entraram em vigor em agosto de 2005 para impor o licenciamento para lidar com tais substâncias. As licenças são concedidas apenas a requerentes (indústria) com medidas de segurança adequadas para evitar qualquer uso indevido. Usos adicionais, como fins de educação e pesquisa, também podem ser considerados, mas o uso individual não. Os funcionários daqueles com licenças para lidar com a substância ainda precisam ser supervisionados por pessoal autorizado e são obrigados a passar por uma verificação de segurança e da polícia nacional antes que uma licença possa ser concedida.

Riscos para a saúde

O nitrato de amônio não é perigoso para a saúde e geralmente é usado em produtos fertilizantes.

O nitrato de amônio tem um LD 50 de 2217 mg/kg, que para comparação é cerca de dois terços do sal de mesa .

Desastres

O nitrato de amônio se decompõe, de forma não explosiva, nos gases óxido nitroso e vapor de água quando aquecido. No entanto, pode ser induzido a se decompor explosivamente por detonação . Grandes pilhas de material também podem ser um grande risco de incêndio devido à oxidação de suporte , uma situação que pode facilmente levar à detonação. Explosões não são incomuns: incidentes relativamente pequenos ocorrem na maioria dos anos, e várias explosões grandes e devastadoras também ocorreram. Exemplos incluem a explosão de Oppau de 1921 (uma das maiores explosões não nucleares artificiais ), o desastre de Texas City em 1947, as explosões de Tianjin em 2015 na China e a explosão de Beirute em 2020 .

O nitrato de amônio pode explodir através de dois mecanismos:

Veja também

Referências

Fontes

  • Propriedades: UNIDO e International Fertilizer Development Center (1998), Fertilizer Manual , Kluwer Academic Publishers, ISBN  0-7923-5032-4 .

links externos