El nitrato de amonio es un compuesto químico con la fórmula química NH 4NO 3. Es un sólido cristalino blanco que consta de iones de amonio y nitrato . Es altamente soluble en agua e higroscópico en estado sólido, aunque no forma hidratos . Se utiliza principalmente en la agricultura como fertilizante con alto contenido de nitrógeno . [4] La producción mundial se estimó en 21,6 millones de toneladas en 2017. [5]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Nitrato de amonio | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.026.680 |
Número CE |
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PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII | |
un numero | 0222 - con> 0,2% de sustancias combustibles 1942 - con ≤ 0,2% de sustancias combustibles 2067 - fertilizantes 2426 - líquido |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
NH 4 NO 3 | |
Masa molar | 80.043 g / mol |
Apariencia | incoloro |
Densidad | 1,725 g / cm 3 (20 ° C) |
Punto de fusion | 169,6 ° C (337,3 ° F; 442,8 K) |
Punto de ebullición | aprox. 210 ° C (410 ° F; 483 K) se descompone |
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) [1] | |
-33,6 · 10 −6 cm 3 / mol | |
Estructura | |
trigonal | |
Datos explosivos | |
Sensibilidad a los golpes | muy bajo |
Sensibilidad a la fricción | muy bajo |
Velocidad de detonación | 2500 m / s |
Peligros | |
Principales peligros | Explosivo, oxidante |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
Declaraciones de peligro GHS | H201 , H271 , H319 |
Consejos de prudencia del SGA | P220 , P221 , P271 , P280 , P264 , P372 |
NFPA 704 (diamante de fuego) | 1 0 3 BUEY |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis mediana ) | 2085-5300 mg / kg (oral en ratas, ratones) [2] |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Nitrito de amonio |
Otros cationes | Nitrato de sodio Nitrato de potasio Nitrato de hidroxilamonio |
Compuestos relacionados | Perclorato de amonio |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Su otro uso importante es como componente de mezclas explosivas utilizadas en minería, canteras y construcción civil. Es el componente principal de ANFO , un explosivo industrial popular que representa el 80% de los explosivos utilizados en América del Norte; se han utilizado formulaciones similares en artefactos explosivos improvisados .
Muchos países están eliminando gradualmente su uso en aplicaciones de consumo debido a las preocupaciones sobre su potencial de uso indebido. [6] Las explosiones accidentales de nitrato de amonio han matado a miles de personas desde principios del siglo XX.
Ocurrencia
El nitrato de amonio se encuentra como el mineral natural gwihabaita (antes conocido como nitrammita) [7] - el análogo de amonio del salitre (nombre mineralógico: niter) [8] [9] - en las regiones más secas del desierto de Atacama en Chile , a menudo como una costra en el suelo o junto con otros minerales de nitrato, yodato y haluro . Allí se extraía nitrato de amonio hasta que el proceso Haber-Bosch hizo posible sintetizar nitratos a partir del nitrógeno atmosférico, lo que hizo que la extracción de nitratos fuera obsoleta.
Producción, reacciones y fases cristalinas
La producción industrial de nitrato de amonio implica la reacción ácido-base del amoniaco con el ácido nítrico : [10]
- HNO 3 + NH 3 → NH 4 NO 3
El amoníaco se usa en su forma anhidra (un gas) y el ácido nítrico se concentra. La reacción es violenta debido a su naturaleza altamente exotérmica . Después de que se forma la solución, típicamente a una concentración de aproximadamente 83%, el exceso de agua se evapora para dejar un contenido de nitrato de amonio (AN) de una concentración de 95% a 99,9% (AN fundido), dependiendo del grado. A continuación, la masa fundida de AN se convierte en "gránulos" o pequeñas perlas en una torre de pulverización , o en gránulos mediante pulverización y volteo en un tambor giratorio. Las bolitas o gránulos se pueden secar, enfriar y luego recubrir para evitar que se apelmacen. Estos gránulos o gránulos son los productos AN típicos en el comercio.
El amoniaco necesario para este proceso se obtiene mediante el proceso Haber a partir de nitrógeno e hidrógeno. El amoníaco producido por el proceso Haber se puede oxidar a ácido nítrico mediante el proceso Ostwald . Otro método de producción es una variante del proceso de nitrofosfato :
- Ca (NO 3 ) 2 + 2 NH 3 + CO 2 + H 2 O → 2 NH 4 NO 3 + CaCO 3
Los productos, carbonato cálcico y nitrato amónico, pueden purificarse por separado o venderse combinados como nitrato amónico cálcico .
El nitrato de amonio también se puede producir mediante reacciones de metátesis :
- (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
Reacciones
Como el nitrato de amonio es una sal , tanto el catión NH 4 + como el anión NO 3 - pueden participar en reacciones químicas.
El nitrato de amonio sólido se descompone al calentarlo. A temperaturas por debajo de los 300 ° C, la descomposición produce principalmente óxido nitroso y agua:
- NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O
A temperaturas más altas, predomina la siguiente reacción. [11]
- 2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O
Ambas reacciones de descomposición son exotérmicas y sus productos son gases. En determinadas condiciones, esto puede provocar una reacción descontrolada , con el proceso de descomposición volviéndose explosivo. [12] Ver § Desastres para más detalles. Se han producido muchos desastres relacionados con el nitrato de amonio , con pérdidas de vidas.
El color rojo anaranjado en una nube explosiva se debe al dióxido de nitrógeno , un producto de reacción secundario. [12]
Fases cristalinas
Se han observado varias fases cristalinas de nitrato de amonio. Lo siguiente ocurre bajo presión atmosférica.
Fase Temperatura (° C) Simetría (líquido) (por encima de 169,6) I 169,6 hasta 125,2 cúbico II 125,2 hasta 84,2 tetragonal III 84,2 a 32,3 α-rómbico IV 32,3 a −16,8 β-rómbico V por debajo de −16,8 tetragonal [13]
La transición entre las formas β-rómbicas a α-rómbicas (a 32,3 ° C) se produce a temperatura ambiente en muchas partes del mundo. Estas formas tienen una diferencia de densidad del 3,6% y, por tanto, la transición entre ellas provoca un cambio de volumen. Una consecuencia práctica de esto es que el nitrato de amonio formado como propulsor de motor de cohete sólido desarrolla grietas, lo que lleva al desarrollo de nitrato de amonio estabilizado en fase (PSAN), que incorpora haluros metálicos como estabilizadores. [14]
Aplicaciones
Fertilizante
El nitrato de amonio es un fertilizante importante con clasificación NPK 34-0-0 (34% de nitrógeno). [15] Está menos concentrado que la urea (46-0-0), lo que le da al nitrato de amonio una ligera desventaja de transporte. La ventaja del nitrato de amonio sobre la urea es que es más estable y no pierde nitrógeno rápidamente a la atmósfera.
Explosivos
El nitrato de amonio es un ingrediente de ciertos explosivos. Ejemplos de explosivos que contienen nitrato de amonio incluyen:
- Astrolita ( combustible para cohetes de nitrato de amonio e hidracina )
- Amatol (nitrato de amonio y TNT )
- Amonal (nitrato de amonio y polvo de aluminio)
- Amatex (nitrato de amonio, TNT y RDX )
- ANFO (nitrato de amonio y fuel oil )
- DBX (nitrato de amonio, RDX , TNT y polvo de aluminio)
- Tovex (nitrato de amonio y nitrato de metilamonio )
- Minol (explosivo) (nitrato de amonio, TNT y polvo de aluminio)
- Goma-2 (nitrato de amonio, nitroglicol , nitrocelulosa , ftalato de dibutilo y combustible )
Mezcla con fuel oil
ANFO es una mezcla de 94% de nitrato de amonio ("AN") y 6% de fueloil ("FO") ampliamente utilizado como explosivo industrial a granel . [16] : 1 Se utiliza en minería de carbón , canteras , minería de metales y construcción civil en aplicaciones poco exigentes donde las ventajas del bajo costo y la facilidad de uso de ANFO importan más que los beneficios que ofrecen los explosivos industriales convencionales, como la resistencia al agua, equilibrio de oxígeno, alta velocidad de detonación y rendimiento en diámetros pequeños. [16] : 2
Terrorismo
Se utilizaron explosivos a base de nitrato de amonio en el atentado de Sterling Hall en Madison, Wisconsin, 1970, el atentado de Oklahoma City en 1995, los atentados de Delhi en 2011 , el atentado de 2011 en Oslo y los atentados de Hyderabad en 2013 .
En noviembre de 2009, el gobierno de la Provincia de la Frontera Noroeste (PFNM) de Pakistán impuso una prohibición de los fertilizantes de sulfato de amonio, nitrato de amonio y nitrato de amonio cálcico en la antigua División de Malakand , que comprende Upper Dir , Lower Dir , Swat , Chitral , y los distritos de Malakand de la PFNM, tras los informes de que los militantes utilizaron esos productos químicos para fabricar explosivos. Debido a estas prohibiciones, "el clorato de potasio , el material que hace que las cerillas de seguridad se incendien, ha superado a los fertilizantes como el explosivo preferido por los insurgentes". [17]
Usos de nicho
El nitrato de amonio se utiliza en algunas compresas frías instantáneas , ya que su disolución en agua es altamente endotérmica . También se utilizó, en combinación con "combustibles" explosivos independientes como el nitrato de guanidina , [18] [19] como una alternativa más barata (pero menos estable) al 5-aminotetrazol en los infladores de airbags fabricados por Takata Corporation , que fueron retirados del mercado como inseguro después de matar a 14 personas. [20]
Una solución de nitrato de amonio con ácido nítrico llamada Cavea-b se mostró prometedora para su uso en naves espaciales como una alternativa más enérgica a la hidracina monopropelente común . En la década de 1960 se llevaron a cabo varios ensayos, pero la NASA no adoptó la sustancia.
Seguridad, manipulación y almacenamiento
Se encuentran disponibles numerosas pautas de seguridad para almacenar y manipular nitrato de amonio. Los datos de salud y seguridad se muestran en las hojas de datos de seguridad disponibles de los proveedores y de varios gobiernos. [21] [22] [23]
El nitrato de amonio puro no se quema, pero como oxidante fuerte, apoya y acelera la combustión de material orgánico (y algunos inorgánicos). [21] [24] [25] No debe almacenarse cerca de sustancias combustibles.
Si bien el nitrato de amonio es estable a temperatura y presión ambiente en muchas condiciones, puede detonar a partir de una fuerte carga de iniciación. No debe almacenarse cerca de explosivos de gran potencia o agentes detonadores.
El nitrato de amonio fundido es muy sensible al impacto y la detonación, particularmente si se contamina con materiales incompatibles como combustibles, líquidos inflamables, ácidos, cloratos, cloruros, azufre, metales, carbón y aserrín. [26] [21]
El contacto con determinadas sustancias, como cloratos , ácidos minerales y sulfuros metálicos , puede provocar una descomposición vigorosa o incluso violenta capaz de encender material combustible cercano o detonar. [27] [28]
El nitrato de amonio comienza a descomponerse después de fundirse, liberando NO X , HNO 3 , NH3y H 2 O . No debe calentarse en un espacio cerrado. [21] El calor y la presión resultantes de la descomposición aumentan la sensibilidad a la detonación y aumentan la velocidad de descomposición. La detonación puede ocurrir a 80 atmósferas . La contaminación puede reducir esto a 20 atmósferas. [26]
El nitrato de amonio tiene una humedad relativa crítica del 59,4%, por encima de la cual absorberá la humedad de la atmósfera. Por lo tanto, es importante almacenar el nitrato de amonio en un recipiente herméticamente cerrado. De lo contrario, puede fusionarse en una gran masa sólida. El nitrato de amonio puede absorber suficiente humedad para licuarse. La mezcla de nitrato de amonio con algunos otros fertilizantes puede reducir la humedad relativa crítica. [29]
El potencial de uso del material como explosivo ha dado lugar a medidas reglamentarias. Por ejemplo, en Australia, las Regulaciones sobre Mercancías Peligrosas entraron en vigor en agosto de 2005 para hacer cumplir las licencias en el manejo de tales sustancias. [30] Las licencias se otorgan únicamente a los solicitantes (industria) que cuentan con las medidas de seguridad adecuadas para evitar cualquier uso indebido. [31] También se pueden considerar usos adicionales, como la educación y la investigación, pero no el uso individual. Los empleados de aquellos con licencias para manejar la sustancia aún deben ser supervisados por personal autorizado y deben pasar un control de seguridad y de la policía nacional antes de que se pueda otorgar una licencia.
Riesgos para la salud
Los datos de salud y seguridad se muestran en las hojas de datos de seguridad del material , que están disponibles a través de los proveedores y se pueden encontrar en Internet. [32]
El nitrato de amonio no es peligroso para la salud y generalmente se usa en productos fertilizantes. [32] [33] [34]
El nitrato de amonio tiene una DL 50 de 2217 mg / kg, [35] que, en comparación, es aproximadamente dos tercios de la sal de mesa .
Desastres
El nitrato de amonio se descompone de forma no explosiva en los gases óxido nitroso y vapor de agua cuando se calienta. Sin embargo, puede inducirse a descomponerse explosivamente por detonación . [36] Grandes arsenales del material también pueden representar un gran riesgo de incendio debido a su oxidación de apoyo , una situación que puede escalar fácilmente a la detonación. Las explosiones no son infrecuentes: la mayoría de los años ocurren incidentes relativamente menores y también se han producido varias explosiones grandes y devastadoras. Los ejemplos incluyen la explosión de Oppau de 1921 (una de las explosiones artificiales no nucleares más grandes ), el desastre de la ciudad de Texas de 1947, las explosiones de Tianjin de 2015 en China y la explosión de Beirut de 2020 . [37] [38]
El nitrato de amonio puede explotar a través de dos mecanismos:
- Transición de choque a detonación. Una carga explosiva dentro o en contacto con una masa de nitrato de amonio hace que el nitrato de amonio detone. Ejemplos de tales desastres son Kriewald , Morgan (actual Sayreville, Nueva Jersey ), Oppau y Tessenderlo .
- Transición de deflagración a detonación . La explosión de nitrato de amonio es el resultado de un incendio que se propaga al nitrato de amonio ( Texas City, TX ; Brest ; West, TX ; Tianjin ; Beirut ), o de la mezcla de nitrato de amonio con un material combustible durante el incendio ( Repauno , Cherokee, Nadadores ). . El fuego debe limitarse al menos a un grado para una transición exitosa de un incendio a una explosión.
Ver también
- Recuperación de recursos
Referencias
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Aoun, en declaraciones publicadas en la cuenta de Twitter de la Presidencia, dijo que era "inaceptable" que 2.750 toneladas de nitrato de amonio estuvieran almacenadas en un almacén durante seis años sin medidas de seguridad y prometió que los responsables enfrentarían los "castigos más duros".
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Fuentes
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enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 0216
- "Almacenamiento y manipulación de nitrato de amonio" , publicación del Ejecutivo de salud y seguridad del Reino Unido INDG230 (1986)
- Asesoramiento sobre productos químicos: almacenamiento, manipulación y gestión seguros del nitrato de amonio Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos
- Calculadoras: tensiones superficiales y densidades, molaridades y molalidades de nitrato de amonio acuoso
HNO 3 | Él | ||||||||||||||||
LiNO 3 | Sea (NO 3 ) 2 | B (NO3)- 4 | RONO 2 | NO- 3 NH 4 NO 3 | HOONO 2 | FNO 3 | Nordeste | ||||||||||
NaNO 3 | Mg (NO 3 ) 2 | Al (NO 3 ) 3 | Si | PAG | S | ClONO 2 | Arkansas | ||||||||||
KNO 3 | Ca (NO 3 ) 2 | Sc (NO 3 ) 3 | Ti (NO 3 ) 4 | VO (NO 3 ) 3 | Cr (NO 3 ) 3 | Mn (NO 3 ) 2 | Fe (NO 3 ) 2 Fe (NO 3 ) 3 | Co (NO 3 ) 2 Co (NO 3 ) 3 | Ni (NO 3 ) 2 | CuNO 3 Cu (NO 3 ) 2 | Zn (NO 3 ) 2 | Ga (NO 3 ) 3 | Ge | Como | Se | Br | Kr |
RbNO 3 | Sr (NO 3 ) 2 | Y (NO 3 ) 3 | Zr (NO 3 ) 4 | Nótese bien | Mes | Tc | Ru (NO 3 ) 3 | Rh (NO 3 ) 3 | Pd (NO 3 ) 2 Pd (NO 3 ) 4 | AgNO 3 Ag (NO 3 ) 2 | Cd (NO 3 ) 2 | En (NO 3 ) 3 | Sn (NO 3 ) 4 | Sb (NO 3 ) 3 | Te | INO 3 | Xe (NO 3 ) 2 |
CsNO 3 | Ba (NO 3 ) 2 | Hf (NO 3 ) 4 | Ejército de reserva | W | Re | Os | Ir | Pt (NO 3 ) 2 Pt (NO 3 ) 4 | Au (NO 3 ) 3 | Hg 2 (NO 3 ) 2 Hg (NO 3 ) 2 | TlNO 3 Tl (NO 3 ) 3 | Pb (NO 3 ) 2 | Bi (NO 3 ) 3 BiO (NO 3 ) | Po (NO 3 ) 4 | A | Rn | |
FrNO 3 | Ra (NO 3 ) 2 | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og | |
↓ | |||||||||||||||||
La (NO 3 ) 3 | Ce (NO 3 ) 3 Ce (NO 3 ) 4 | Pr (NO 3 ) 3 | Nd (NO 3 ) 3 | Pm (NO 3 ) 3 | Sm (NO 3 ) 3 | UE (NO 3 ) 3 | Gd (NO 3 ) 3 | Tb (NO 3 ) 3 | Dy (NO 3 ) 3 | Ho (NO 3 ) 3 | Er (NO 3 ) 3 | Tm (NO 3 ) 3 | Yb (NO 3 ) 3 | Lu (NO 3 ) 3 | |||
Ac (NO 3 ) 3 | Th (NO 3 ) 4 | PaO 2 (NO 3 ) 3 | UO 2 (NO 3 ) 2 | Np (NO 3 ) 4 | Pu (NO 3 ) 4 | Soy (NO 3 ) 3 | Cm (NO 3 ) 3 | Bk | Cf | Es | Fm | Maryland | No | Lr |