질산 암모늄

Ammonium nitrate
질산 암모늄
Structural formula
Ammonium nitrate crystal structure
Sample of white powder and spherules
이름
IUPAC 이름
질산 암모늄
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
첸블
켐스파이더
ECHA 정보 카드 100.026.680 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 229-347-8
RTECS 번호
  • BR9050000
유니
UN 번호 0222 – 0.2% 이상의 가연성 물질 포함
1942가연성 물질 0.2% 이하
2067비료
2426액체
  • InChI=1S/NO3.H3N/c2-1(3)4;/h;1H3/q-1;/p+1 checkY
    키: DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O checkY
  • InChI=1/NO3.H3N/c2-1(3)4;/h;1H3/q-1;/p+1
    키: DVARTQFDIMZBAA-IKLDFBCSAH
  • [O-] [N+]([O-])=O. [NH4+]
특성.
NH4NO3
몰 질량 80.043 g/g
외모 백색 결정성 고체
밀도 1.725g/cm3(20°C)
녹는점 169.6°C(337.3°F, 442.8K)
비등점 210°C(410°F, 483K)가 분해됨
흡열
118g/100ml(0°C)
150g/100ml(20°C)
297g/100ml(40°C)
410 g/100 ml (60 °C)
576g/100ml(80°C)
1024g/100ml(100°C)[1]
- 33.6 · 10−6 cm3 / 세로
구조.
삼각형의
폭발적인 데이터
충격 감도 매우 낮다
마찰 감도 매우 낮다
폭발 속도 2500 m/s
위험 요소
산업안전보건(OHS/OSH):
주요 위험 요소
폭약, 산화제
GHS 라벨링:
GHS07: Exclamation mark GHS03: Oxidizing GHS01: Explosive
위험.
H201, H271, H319
P220, , , , , ,
NFPA 704(파이어 다이아몬드)
치사량 또는 농도(LD, LC):
2085~5300mg/kg (쥐, [2]쥐의 구강)
관련 화합물
기타 음이온
아질산암모늄
기타 캐티온
질산나트륨
질산칼륨
질산 히드록실암모늄
관련 화합물
과염소산암모늄
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

질산암모늄은 화학식을 가진 화합물이다NHNO43. 암모늄 이온과 질산염으로 이루어진 백색 결정성 소금입니다.물에 매우 잘 녹으며 고체로서의 흡습성은 높지만 하이드레이트를 형성하지는 않습니다.그것은 주로 농업에서 고질소 [4]비료로 사용된다.2017년 [5]세계 생산량은 2160만 톤으로 추정됐다.

또 다른 주요 용도는 채굴, 채석 및 토목 건설에 사용되는 폭발성 혼합물의 성분으로 사용됩니다.그것은 북미에서 사용되는 폭발물의 80%를 차지하는 인기 있는 산업용 폭발물인 ANFO의 주요 성분이다. 비슷한 제제가 즉석 폭발물 장치에도 사용되었다.

많은 나라들이 [6]오용 가능성에 대한 우려로 인해 소비자 애플리케이션에 대한 사용을 단계적으로 중단하고 있습니다.20세기 [6]초부터 질산암모늄 폭발로 수천 명이 사망했다.

발생.

질산암모늄은 칠레 아타카마 사막의 가장 건조한 지역에서 천연광물 귀하바이트(옛 아질암모늄)[7][8][9]로 발견되며, 종종 지상의 지각이나 다른 질산염, 요오드산염, 할로겐화물 광물과 함께 발견됩니다.Haber-Bosch 공정으로 대기 중 질산염을 합성할 수 있게 될 때까지 질산암모늄은 그곳에서 채굴되었고, 따라서 질산염 채굴은 더 이상 사용되지 않게 되었다.

생산, 반응 및 결정상

질산암모늄의 산업 생산은 암모니아와 질산[10]산염기 반응을 수반한다.

HNO3 + NH3 → NHNO43

암모니아를 무수형(가스)으로 하여 질산을 농축한다.그 반응은 발열성이 매우 강하기 때문에 격렬하다.용액이 형성된 후, 보통 약 83%의 농도로 여분의 물을 증발시켜 구배에 따라 95%~99.9%의 질산암모늄(AN) 함유량을 남긴다.그런 다음 AN 용융액은 스프레이 타워에서 "프릴" 또는 작은 비즈로 만들어지거나 회전 드럼에서 분사 및 텀블링하여 과립으로 만들어집니다.프릴이나 과립은 더 건조, 냉각 및 코팅하여 굳는 것을 방지할 수 있습니다.이러한 프릴 또는 과립은 상업에서 일반적인 AN 제품입니다.

이 과정에 필요한 암모니아는 Haber 공정을 통해 질소와 수소로부터 얻습니다.하버 공정에 의해 생성된 암모니아는 오스발트 공정에 의해 질산으로 산화될 수 있다.또 다른 생산 방법은 니트로인산염 공정의 변형입니다.

Ca(NO3)2 + 2 NH3 + CO22 + HO → 2 NHNO43 + CaCO3

탄산칼슘과 질산암모늄은 별도로 정제하거나 질산칼슘암모늄으로 조합하여 판매할 수 있다.

질산암모늄은 메타세시스 반응을 통해서도 만들어질 수 있습니다.

(NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → 2 NHNO43 + BaaS4
NHCl4 + AgNO3 → NHNO43 + AgCl

반응

질산암모늄은 소금이기 때문에 양이온인4+ NH와 음이온인 NO가3 화학반응에 관여할 수 있다.

고체 질산 암모늄은 가열하면 분해된다.약 300°C 미만의 온도에서 분해는 주로 아산화질소와 물을 생성합니다.

NHNO43 → NO2 + 2HO2

고온에서는 다음과 같은 반응이 우세합니다.[11]

2NHNO43 → 2N2 + O2 + 4HO2

두 분해 반응 모두 발열 반응이며 그 생성물은 가스이다.특정 상황에서는 분해 과정이 [12]폭발적으로 진행되면서 폭주 반응이 발생할 수 있습니다.자세한 것은, § 「재해」를 참조해 주세요.많은 질산암모늄 참사가 발생해 인명 피해가 발생했다.

폭발 구름의 적색-주황색은 이차 반응 [12]생성물인 이산화질소 때문이다.

결정상

질산암모늄의 결정상들이 다수 관찰되었다.다음은 기압 하에서 발생합니다.

단계 온도(°C) 대칭
(표준) (169.6 이상)
I 169.6~125.2 입방체의
II 125.2 ~ 84.2 사각형
III 84.2 ~ 32.3 α-롬브의
IV 32.3 ~ -16.8 β-롬브의
V -16.8 미만 사각형[13]

β-롬빅 형태에서 α-롬빅 형태로의 전환(32.3에서)°C)는 세계 많은 지역에서 주변 온도에서 발생합니다.이 형태들은 밀도 차이가 3.6%나 나기 때문에 부피의 변화를 일으킨다.이것의 실질적인 결과 중 하나는 질산암모늄이 균열을 일으키기 때문에 고체 로켓 모터 추진제로 사용될 수 없다는 것이다.안정화된 질산암모늄(PSAN)은 이에 대한 해결책으로 개발되었으며, 농도 [14]변동을 방지하는 금속 할로겐화물 안정제를 포함하고 있다.

적용들

비료

질산암모늄은 NPK 등급이 34-0-0(34%)[15]중요한 비료입니다.요소(46-0-0-0)보다 농도가 낮아 질산암모늄이 운송에 다소 불리합니다.요소 대비 질산암모늄의 장점은 안정성이 높고 대기 중 질소가 급격히 손실되지 않는다는 것이다.

폭발물

질산암모늄은 TNT와 같은 폭발물이나 알루미늄 분말이나 연료유와 결합하면 다양한 특성을 가진 폭발성 혼합물을 쉽게 형성합니다.질산암모늄이 함유된 폭발물의 예는 다음과 같습니다.

연료 오일과 혼합

ANFO는 94%의 질산암모늄(AN)과 6%의 연료유(FO)의 혼합물로 대량 산업용 [16]: 1 폭발물로 널리 사용됩니다.석탄 채굴, 채석, 금속 채굴 및 토목 건설에 사용되며, ANFO의 저비용, 상대적 안전성 및 사용 편의성의 이점이 내수성, 산소 균형, 높은 폭발 속도 및 소형 폭발 성능 등의 기존 산업용 폭발물에 의해 제공되는 이점보다 더 중요하다.ameters.[16]: 2

테러리즘

질산암모늄 폭탄은 1970년 위스콘신 매디슨 스털링폭탄, 1995년 오클라호마시티 폭탄, 2011년 델리 폭탄, 2011년 오슬로 폭탄, 2013년 하이데라바드 폭탄 테러에 사용되었다.

2009년 11월 파키스탄 노스웨스트프런티어 주(NWFP) 정부는 옛 말라칸드 구역에서 황산암모늄, 질산암모늄, 질산칼슘 암모늄 비료에 대한 금지를 부과했다.이 비료는 NWFP의 상부 디르, 하부 디르, 스와트, 치트랄, 말라칸드 지구로 구성되어 있다.폭약을 만들도록 무장세력에 의해 유도되었습니다.이러한 금지법 때문에, "안전성냥에 불이 붙게 하는 물질인 염소산칼륨[17]저항세력이 선택한 폭발물로서 비료를 능가했다."

틈새 용도

질산암모늄은 물에 녹으면 흡열성이 높기 때문에 즉석 냉찜질에 사용된다.2021년 사우디아라비아의 킹 압둘라 과학기술대학오프그리드 냉각 시스템과 냉매로서 질산암모늄을 물에 녹이는 가능성을 연구하는 실험을 실시했다.그들은 혹독한 [18]환경에서의 물 낭비를 피하기 위해 물을 증류하고 태양 에너지를 사용하여 재사용할 수 있다고 제안했다.

한때는 타카타사가 제조한 에어백의 인플레이터에 있는 5-아미노테트라졸 대신 질산 [19][20]구아니딘과 같은 독립적으로 폭발하는 "연료"와 함께 사용되기도 했는데, 이 연료는 14명의 사망자를 [21]낸 후 안전하지 않은 것으로 리콜되었다.

안전, 취급 및 보관

질산암모늄의 저장 및 취급에는 수많은 안전지침이 있습니다.보건 및 안전 데이터는 공급업체와 여러 [22][23][24]정부에서 제공하는 안전 데이터 시트에 나와 있습니다.

순수한 질산암모늄은 연소하지 않지만 강력한 산화제로서 유기물(및 일부 무기물)[22][25][26]의 연소를 지원하고 가속합니다.가연성 물질 근처에 보관하지 마십시오.

질산암모늄은 많은 조건에서 주위 온도와 압력에서 안정적이지만 강한 시작 전하로 인해 폭발할 수 있다.고폭약이나 발파제 근처에 보관해서는 안 된다.

녹은 질산암모늄은 특히 가연성 물질, 가연성 액체, 산, 염소산염, 염소화물, 황, 금속, 숯, [27][22]톱밥과 같은 호환되지 않는 물질에 오염되면 충격과 폭발에 매우 민감합니다.

염소산염, 미네랄산금속 황화물과 같은 특정 물질과 접촉하면 주변의 가연성 물질에 불이 [28][29]붙거나 폭발할 수 있는 격렬한 분해가 발생할 수 있습니다.

질산암모늄은 녹은 후 분해되기 시작하여3 NO, HNO
32
, NH, HO를 방출합니다x.
좁은 [22]공간에서 가열하면 안 됩니다.분해로 인한 열과 압력은 폭발에 대한 민감도를 높이고 분해 속도를 높입니다.폭발은 80기압에서 발생할 수 있다.오염으로 인해 20기압으로 [27]감소될 수 있습니다.

질산암모늄은 30°C에서 임계 상대습도가 59.4%이다.높은 습도에서는 대기 중의 수분을 흡수합니다.따라서 질산암모늄은 밀폐된 용기에 보관하는 것이 중요하다.그렇지 않으면 큰 고체 덩어리로 합쳐질 수 있습니다.질산암모늄은 액화하기에 충분한 수분을 흡수할 수 있다.질산암모늄을 다른 비료와 혼합하면 임계 상대 [30]습도를 낮출 수 있다.

폭발물로서 이 물질을 사용할 수 있는 가능성은 규제 조치를 촉진하고 있습니다.예를 들어 호주에서는 2005년 8월에 위험물 규제(Dangerous Goods Regulations)가 발효되어 이러한 [31]물질의 취급에 관한 면허를 시행하고 있다.라이선스는 [32]오용을 방지하기 위해 적절한 보안 대책을 강구한 신청자(업계)에게만 부여됩니다.교육 및 연구 목적과 같은 추가 용도도 고려될 수 있지만 개별 용도에서는 고려되지 않습니다.이 물질을 취급할 수 있는 면허를 가진 사람들의 직원들은 여전히 공인된 사람의 감독을 받아야 하며 면허를 받기 전에 보안과 경찰 검문을 통과해야 한다.

건강상의 위험

질산암모늄은 건강에 해롭지 않으며 보통 비료 [33][34][35]제품에 사용된다.

질산암모늄의 LD50 2217mg/[36]kg으로 식염의 3분의 2 수준이다.

재해

질산암모늄은 가열되면 폭발적으로 아산화질소와 수증기로 분해된다.그러나 [37]폭발에 의해 폭발적으로 분해될 수 있다.물질의 대량 비축은 또한 폭발로 쉽게 확대될 수 있는 상황인 산화를 뒷받침하기 때문에 주요 화재 위험이 될 수 있습니다.폭발은 드문 일이 아닙니다. 비교적 작은 사건들이 대부분 발생하고 크고 파괴적인 폭발도 여러 번 발생했습니다.1921년 오파우 폭발(가장인공폭발 중 하나), 1947년 텍사스시티 참사, 2015년 중국 톈진 폭발, 2020년 베이루트 [38]폭발 등이 그 예다.

질산암모늄은 다음 두 가지 메커니즘을 통해 폭발할 수 있습니다.

  • 충격에서 탈구로의 이행.질산암모늄의 질량 내 또는 질산암모늄에 접촉하는 폭발물에 의해 질산암모늄이 폭발한다.그러한 재난의 예로는 크리왈드, 모건, 오파우, 테센델로 등이 있다.
  • 폭연에서 폭발로의 전환.질산암모늄 폭발은 질산암모늄(Texas City, TX; West, TXin, Baut)으로 번지는 화재 또는 화재 중 가연성 물질과 혼합된 질산암모늄(Gibbstown, Cherokee, Nadores)에서 발생한다.화재가 화재에서 폭발로 성공적으로 전환되기 위해서는 최소한 어느 정도만 화재를 제한해야 한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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원천

  • 속성:UNIDO 및 국제비료개발센터(1998), 비료 매뉴얼, Kluwer 학술출판사, ISBN 0-7923-5032-4.

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