Нитрат аммония
Химическое вещество нитрат аммония, формула которого NH4NO3, довольно давно известно химикам, еще в 1659 году его открыл И. Р. Глаубером. В литературе распространено еще одно название этого соединения — аммиачная селитра. Внешне аммония нитрат представляет собой кристаллы белого цвета, обладающие высокой гигроскопичностью. Температура кипения соединения равна 235°С, а при 169,6°С нитрат аммония начинает плавиться. Существует несколько кристаллических модификаций, которые довольно существенно влияют на химические, физические свойства и сферы его применения.
Например, эти отличия заключаются в том, что разные модификации кристаллов имеют различный вид решетки. Всего таких модификаций насчитывается пять. Для 1-ой модификации характерна кубическая форма кристаллической решетки, для 2-ой и 5-ой – тетрагоническая, для 3-й и 4-й – ромбическая. При этом в результате переходов соединения из одной модификации в другую обнаруживается постепенное, но устойчивое увеличение объема элементарной ячейки. Это свойство обусловливает различие в химических свойствах. Так, к примеру, модификация IV характеризуется плотностью вещества 1,725 г/см3, температура плавления составляет уже 139,4С°.
Растворимость аммония нитрата такова: в ста граммах воды при температуре 0°С растворяется 119 граммов вещества, при температуре в 25°С растворяется уже 212 граммов, а при 50°С – 346 граммов аммония нитрата. Кроме того, нитрат аммония может растворяться в пиридине, метаноле и этаноле. Очень важной характеристикой соединения выступает то, что при действии удара или же при достижении температуры окружающей среды свыше 270°С, аммония нитрат разлагается, вызывая взрывной эффект.
С помощью индикаторов можно определить кислую среду, которую заключает в себе нитрат аммония, гидролиз с его участием представляет собой реакцию, уравнение которой можно записать как: NH4NO3 + H2O = NH4OH + HNO3. Аммиачная селитра вступает в реакции со щелочными растворами. В результате таких реакций образуется аммиак, а сам процесс реакции выступает как качественная реакция на нитрат аммония.
Как правило, вещество получают путем проведения реакции нейтрализации 60%-ной HNO3. В качестве нейтрализующего вещества используется NH3 в газообразном состоянии. В процессе выделяется тепло, которое направляется на упаривание раствора аммония нитрата и получение вещества в виде гранул.
Наиболее распространенное использование нитрат аммония получил в сельском хозяйстве, в качестве ценного азотного удобрения. Соединение активно применяют и в производстве взрывчатых веществ, а как реагент – в качестве растворителя циркония в твэлах, во время проведения операций по регенерации ядерных отходов. Физико-химические свойства обуславливают постоянное повышение востребованности в веществе, поэтому его производство неуклонно растет и на сегодняшний день достигает 20 миллионов тонн в год, при перерасчете вещества на долю азота.
Аммиачную селитру можно получить в лабораторных условиях при соблюдении строжайших мер предосторожности и правил безопасности. Для этого в ледяной бане производят смешивание сильно разбавленной азотной кислоты и нашатырного спирта (водным раствором аммиака). Проводить такую реакцию лучше всего дистанционно, например, с применением манипуляторов, и находясь на достаточно безопасном расстоянии от места расположения смешиваемого раствора. Проведение реакции состоит в постоянном подмешивании кислоты в растворе аммиака при периодической проверке индикатором (лакмусовой бумажкой) достижения состояния нейтральной реакции. Таким же способом обеспечивается и контроль над течением реакции. При превышении кислотной среды – в раствор добавляют щелочной компонент, и наоборот.