Il nitrato di ammonio è un composto inorganico con formula NH4NO3 . Si presenta di cristalli di colore bianco, altamente solubile in acqua in cui si dissocia in ioni ammonio e ioni nitrato secondo una reazione endotermica.
In natura si trova, unitamente al nitrato di potassio, nel minerale Gwihabaite
È principalmente usato in agricoltura come fertilizzante ad alto contenuto di azoto ed è anche usato come componente di miscele esplosive nelle miniere, nelle cave e nell’edilizia civile.
Sintesi
Il nitrato di ammonio è ottenuto per reazione di ammoniaca con acido nitrico concentrato secondo la reazione:
NH3 + HNO3 → NH4NO3
Il nitrato di ammonio può essere ottenuto da reazioni di doppio scambio facendo reagire:
- Cloruro di ammonio e nitrato di argento con formazione di cloruro di argento che è un sale poco solubile e precipita:
NH4Cl + AgNO3 → NH4NO3 + AgCl
- Solfato di ammonio e nitrato di bario con formazione di solfato di bario che è un sale poco solubile e precipita:
(NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → 2 NH4NO3 + BaSO4
- Carbonato di ammonio e nitrato di calcio con formazione di carbonato di calcio che è un sale poco solubile e precipita:
(NH4)2CO3 + Ca(NO3)2 → 2 NH4NO3 + CaCO3
- Nitrato di piombo e ioduro di ammonio con formazione di ioduro di piombo che è un sale poco solubile e precipita:
Pb(NO3)2 + 3 NH4I → 2 NH4NO3 + PbI2
Decomposizione termica
Il nitrato di ammonio dà luogo a decomposizione termica con formazione di diversi prodotti di reazione a seconda della temperatura:
- 260 °C
2 NH4NO3 → N2 + 2 NO + 4 H2O
- 320 °C
NH4NO3 → N2O + 2 H2O
- 560 °C
8 NH4NO3 → 5 N2 + 4 NO + 2 NO2 + 16 H2O
- 860 °C
4 NH4NO3 → 3 N2 + 2 NO2 + 8 H2O
- 950 °C
2 NH4NO3 → 2 N2 + O2 + 4 H2O
Tali reazioni sono esotermiche e danno, come prodotti di reazione, composti gassosi. In determinate condizioni possono verificarsi reazioni incontrollate e il processo di decomposizione può diventare esplosivo.
Usi
Fertilizzante
Il nitrato di ammonio è utilizzato quale fertilizzante nell’ambito dei fertilizzanti azotati contenendo circa il 35% di azoto. Fornisce il 22.5 % di azoto sotto forma di NH4+ e il 77.5 % di azoto sotto forma di NO3–. Lo ione ammonio viene assorbito lentamente dalle radici o è convertito in nitrato da parte di microrganismi presenti nel suolo. Lo ione nitrato si sposta facilmente con l’acqua dal suolo alle radici dove è immediatamente disponibile per l’assorbimento da parte delle piante.
Esplosivo
Il nitrato di ammonio unitamente a gasolio e altri componenti minori costituisce una miscela esplosiva denominata ANFO acronimo di Ammonium Nitrate Fuel Oil utilizzato per l’estrazione del carbone e nell’estrazione mineraria dei metalli.
Il nitrato di ammonio non è considerato una sostanza pericolosa ma, in certe condizioni, può essere mortale al punto che molti paesi ne hanno regolamentato il suo stoccaggio.
Se viene a contatto con un carburante o viene sottoposto a forti sollecitazioni come calore e pressione può prendere fuoco e dalla sua combustione si ottiene ossigeno che alimenta ulteriormente la fiamma innalzando la temperatura. A questo punto il nitrato di ammonio che ha una temperatura di fusione di 169 °C può fondere impedendo la fuoriuscita di gas ma poiché all’interno la reazione prosegue la pressione esercitata dai gas prodotti genera una vera e propria esplosione
A causa del suo basso costo e della sua reperibilità il nitrato di ammonio è stato utilizzato per attacchi terroristici come quello avvenuto a Oklahoma City che provocò la morte di 168 persone.
Nel pomeriggio del 4 agosto a Beirut si è verificata una violentissima esplosione che ha portato ad un elevato numero di morti, feriti e dispersi e, secondo le autorità libanesi è dovuta alla presenza di 2750 tonnellate di nitrato di ammonio stoccato dal 2013 nei magazzini del porto.
Ghiaccio istantaneo
Nelle buste di ghiaccio istantaneo sono contenuti pochi grammi di nitrato di ammonio separati da acqua da una membrana. Schiacciando la busta in un punto particolare le due sostanze entrano così in contatto e si verifica la reazione:
NH4NO3(s) + H2O(l) → NH4+(aq) + NO3–(aq) + H2O(l)
che avviene con un assorbimento di 23 kJ/mol quindi 80 g di nitrato di ammonio la cui massa corrisponde a 1 mole assorbono 23000 J
Questa reazione avviene con un assorbimento di 23 kJ/mol quindi 80 g di nitrato di ammonio la cui massa corrisponde a 1 mole assorbono 23000 J ottenendosi ghiaccio istantaneo che perdura per circa 20’.