Растворение аммиачной селитры в воде уравнение

ru.aclevante.com

Что происходит, когда вы добавляете нитрат аммония в воду? — Наука

Содержание:

Аммиачная селитра — довольно безопасный химикат, обладающий некоторыми интересными свойствами. Реакция, которая происходит при добавлении в воду, служит полезной демонстрацией эндотермической реакции. Конечные продукты реакции между нитратом аммония и водой также легко удаляются после эксперимента и могут использоваться в качестве удобрения.

Аммиачная селитра

Аммиачная селитра представляет собой соль аммиака и азотной кислоты, и ее химический состав представляет собой NH 4 NO 3 или ион аммиака и ион нитрата. Это вещество бесцветное, твердое и кристаллическое. Это обычно используется в качестве удобрения, так как азот в этом соединении легко используется растениями. Он также используется в качестве взрывчатого вещества в пиротехнике. Хотя при нормальных условиях он довольно стабилен, горячий нитрат аммония может иметь взрывной эффект.

Вода при комнатной температуре представляет собой жидкость и состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода на молекулу воды. Молекулы полярные; это то, что одна часть имеет положительный заряд, а другая имеет отрицательный заряд. Полярность воды дает ей некоторые уникальные свойства; может растворить много различных веществ, особенно ионных кристаллов, таких как соль. Аммиачная селитра является одним из многих веществ, которые быстро растворяются в ионах в воде.

Экзотермические и эндотермические реакции

Хотя химические вещества, которые вступают в реакцию, и те, которые образуются в ней, являются наиболее очевидными компонентами химической реакции, тепло является еще одним фактором. Экзотермические реакции выделяют тепло как продукт и обычно более знакомы, чем эндотермические реакции. Это реакции, которые поглощают тепло в процессе реакции, и продукты на ощупь холодные.

Растворить аммиачную селитру

Когда нитрат аммония растворяется в воде, он распадается на ионы; аммиак и нитрат. Реакция растворения является необычной, поскольку она является эндотермической, и нитрат аммония будет ощущать холод в течение некоторого времени. Ни вода, ни аммиачная селитра не изменяются никаким другим способом, когда он растворяется. Однако когда он водный или растворенный и нагретый, раствор разлагается, освобождая закись азота или газ от смеха.

Нитрат аммония

Систематическое
наименованиеНитрат аммонияХим. формулаNH₄NO₃СостояниетвёрдыйМолярная масса80,04 г/мольПлотность1,725 (IV модификация)Т. плав.169,6 °CТ. кип.235 °CТ. разл.

210 °CРастворимость в воде20 °C — 190 г/100 млГОСТГОСТ 14702-79Рег. номер CAS6484-52-2PubChem22985Рег. номер EINECS229-347-8SMILES

RTECSBR9050000ChEBI63038ChemSpider21511Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Нитрат аммония (аммонийная (аммиачная) селитра) — химическое соединение NH₄NO₃, соль азотной кислоты. Впервые получена Глаубером в 1659 году. Используется в качестве компонента взрывчатых веществ и как азотное удобрение.

Содержание

• 1 Физические свойства
  • 1.1 Растворимость
  • 1.2 Состав
• 2 Методы получения
  • 2.1 Основной метод
  • 2.2 Метод Габера
  • 2.3 Нитрофосфатный метод
• 3 Химические свойства
• 4 Кристаллические состояния нитрата аммония
• 5 Применение
  • 5.1 Удобрения
  • 5.2 Взрывчатые вещества
• 6 Безопасный состав
• 7 Дополнительная информация

Физические свойства

Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210 °C происходит полное разложение. Температура кипения при пониженном давлении — 235 °C. Молекулярная масса 80,04 а. е.м. Скорость детонации 2570 м/с.

Растворимость

Растворимость в воде:

Температура, °C	Растворимость, г/100мл
0	119
10	150
25	212
50	346
80	599
100	1024

При растворении происходит сильное поглощение тепла (аналогично нитрату калия), что значительно замедляет растворение. Поэтому для приготовления насыщенных растворов нитрата аммония применяется нагревание, при этом твёрдое вещество засыпается небольшими порциями.

Также соль растворима в аммиаке, пиридине, метаноле, этаноле.

Состав

Содержание элементов в нитрате аммония в массовых процентах:

Методы получения

Основной метод

В промышленном производстве используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:

Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен). После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95—99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нём получить практически невозможно.

Метод Габера

По способу Габера из азота и водорода синтезируется аммиак, часть которого окисляется до азотной кислоты и реагирует с аммиаком, в результате чего образуется нитрат аммония:

Нитрофосфатный метод

Этот способ также известен как способ Одда, названный так в честь норвежского города, в котором был разработан этот процесс. Он применяется непосредственно для получения азотных и азотно-фосфорных удобрений из широко доступного природного сырья. При этом протекают следующие процессы:

1. Природный фосфат кальция (апатит) растворяют в азотной кислоте:
   • Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ ⟶ 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂
2. Полученную смесь охлаждают до 0 °C, при этом нитрат кальция кристаллизуется в виде тетрагидрата — Ca(NO₃)₂·4H₂O, и его отделяют от фосфорной кислоты.
3. На полученный нитрат кальция, не очищенный от фосфорной кислоты, действуют аммиаком, получая в итоге нитрат аммония:
   • Ca(NO₃)₂ + 4H₃PO₄ + 8NH₃ ⟶ CaHPO₄↓ + 2NH₄NO₃ + 3(NH₄)₂HPO₄

А также амфотерный метод.

Химические свойства

Термическое разложение нитрата аммония может происходить по-разному, в зависимости от температуры:

Кристаллические состояния нитрата аммония

Изменения кристаллического состояния нитрата аммония под воздействием температуры и давления меняют его физические свойства. Обычно различают следующие состояния:

Кристаллические состояния нитрата аммония

Система	Диапазон температур (°C)	Состояние	Изменение объёма (%)
—	> 169.6	жидкость
I	169.6 — 125.2	кубическая	−2.13
II	125.5 — 84.2	тетрагональная	−1.33
III	84.2 — 32.3	α-ромбическая	+0.8
IV	32.3 — −16.8	β-ромбическая	−3.3
V	−50 — −16.8	тетрагональная	+1.65
VI	существует при высоких давлениях
VII	170
VIII	существует при высоких давлениях
IX	существует при высоких давлениях

Фазовый переход от IV к III при 32,3 °C приносит неприятности производителям удобрений, потому как изменения плотности приводят к разрушению частиц при хранении и применении. Это особенно важно в тропических странах, где нитрат аммония испытывает циклические изменения, приводящие к разрушению гранул, слёживанию, повышенному пылению и риску возникновения взрыва.

Применение

Удобрения

Бо́льшая часть нитрата аммония используется либо непосредственно как хорошее азотное удобрение, либо как полупродукт для получения прочих удобрений. Для предотвращения создания взрывчатых веществ на основе нитрата аммония в удобрения, доступные в широкой продаже, добавляют компоненты, снижающие взрывоопасность и детонационные свойства чистого нитрата аммония, такие как мел (карбонат кальция).

В Австралии, Китае, Афганистане, Ирландии и некоторых других странах свободная продажа нитрата аммония даже в виде удобрений запрещена или ограничена. После террористического акта в Оклахома-Сити ограничения на продажу и хранение нитрата аммония были введены в некоторых штатах США.

Взрывчатые вещества

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)

Аммиачная селитра отличается большой гигроскопичностью, поэтому в качестве взрывчатого вещества не используется, так как в сыром виде взрывчатые свойства утрачиваются.

Безопасный состав

В 2013 г. сотрудники Sandia National Laboratories объявили о разработке безопасного и эффективного состава на основе смеси нитрата аммония с сульфатом железа, который не может быть использован для создания на его основе взрывчатых веществ. При разложении состава ион SO₄ 2− связывается с ионом аммония, а ион железа — с нитрат-ионом, что предотвращает взрыв. Введение в состав удобрения сульфата железа может улучшить и технологические характеристики удобрения, особенно на закисленных почвах. Авторы отказались от защиты формулы удобрения патентом с тем, чтобы этот состав мог получить быстрое распространение в регионах с высокой террористической опасностью.

Дополнительная информация

Мировое производство аммиачной селитры на 1980 год составляло 14 млн т, в пересчёте на азот.

Растворимость аммиачной селитры

Аммиачная селитра растворяется в воде, этиловом и метиловом спиртах, пиридине, ацетоне, жидком аммиаке.

Аммиачная селитра растворяется в воде с поглощением тепла. Растворимость аммиачной селитры в воде возрастает с повышением температуры. При растворении аммиачной селитры в равном по объему количестве воды температура раствора снижается примерно на 25 °С.

Теплота растворения (QpacTB.) аммиачной селитры различной концентрации (C.NH4NO3) в воде при 25°С:

C.NH4N03,%(MaKC.)	59,69	47,05	38,84	30,76	22,85	15,09	2,17
Ораств., кДж/кг	-202,81	-225,82	-240,45	-256,13	-271,29	-287,49	-320,95

Растворимость аммиачной селитры в воде (таб.4)

Температура, °С	Растворимость		Температура, °С	Растворимость
г/100г. раствора	кг/кг воды	г/100г. раствора	кг/кг воды
-5,0	50,8	1,03	85,0	87,6	7,06
0	54,3	1,19	90,0	88,8	7,93
5,0	57,4	1,34	95,0	90,0	9,00
10,0	60,3	1,52	100,0	91,1	10,24
15,0	63,0	1,70	105,0	92,2	11,82
20,0	65,5	1,90	110,0	93,2	13,71
25,0	68,0	2,12	115,0	94,2	16,24
30,0	70,2	2,36	120,0	95,0	19,0
32,2	71,1	2,46	125,0	95,7	22,25
35,0	72,2	2,60	125,2	95,8	22,81
40,0	74,1	2,86	130,0	96,4	26,76
45,0	75,9	3,15	135,0	97,1	33,48
50,0	77,6	3,46	140,0	97,5	39,00
55,0	79,2	3,81	145,0	97,9	46,62
60,0	80,8	4,21	150,0	98,3	57,82
65,0	82,2	4,62	155,0	98,8	82,33
70,0	83,6	5,10	160,0	99,2	124,00
75,0	85,0	5,67	165,0	99,6	249,00
80,0	86,3	6,30	169,6	100	—
84,2	87,4	6,94

Теплота растворения 1 моля NH4NO3 в воде (при 18 °С) (таб.5)

Показатели	Количество молей воды.
	2,5	3	5	10	20	25	200
Концентрация раствора NH4NO3, %(масс.)	64,00	59, 70	47, 10	30, 70	18,15	15,05	2,17
Теплота растворения, кДж/моль	-15,62	-17,29	-18,59	-21,23	-23,03	-23,32	-26,46

Температура кипения водных растворов NH4NO3 при различных давлениях (таб.6)

🎥 Видео