Введення
Найважливішим видом мінеральних добривє азотні: аміачна селітра, карбамід, сульфат амонію, водні розчиниаміаку та ін Азоту належить винятково важлива роль у життєдіяльностірослин: він входить до складу хлорофілу, що є акцептором сонячноїенергії, і білка, необхідного для побудови живої клітини. Рослини можутьспоживати тільки зв'язаний азот - у формі нітратів, солей амонію або амідів.Порівняно невеликі кількості пов'язаного азоту утворюються з атмосферногоза рахунок діяльності грунтових мікроорганізмів. Однак сучасне інтенсивнеземлеробство вже не може існувати без додаткового внесення в грунтазотних добрив, отриманих в результаті промислового зв'язуванняатмосферного азоту.
Азотні добрива відрізняються один відодного за змістом в них азоту, за формою сполук азоту (нітратні,амонійні, амідні), фазовому стану (тверді і рідкі), розрізняють такожфізіологічно кислі та фізіологічно лужні добрива.
Виробництво аміачної селітри
Аміачна селітра, або нітратамонію, NН4NО3 - кристалічна речовина білого кольору, що містить 35%азоту в амонійній і нітратної формах , обидві форми азоту легкозасвоюються рослинами. Гранульовану аміачну селітру застосовують у великихмасштабах перед посівом і для всіх видів підгодівлі. У менших масштабах їївикористовують для виробництва вибухових речовин.
Аміачна селітра добре розчиняєтьсяу воді і володіє великою гігроскопічністю (здатністю поглинати вологу зповітря). Це є причиною того, що гранули добрива розпливаються,втрачають свою кристалічну форму, відбувається злежування добрив-сипкийматеріал перетворюється на тверду монолітну масу.
Аміачну селітру випускають трьохвидів:
А і В-використовують у промисловості;застосовують у вибухових сумішах (амоніти, аммоніалах)
В-ефективне та найбільшпоширене азотне добриво, що містить близько 33-34% азоту; володієфізіологічної кислотністю.
Вихідна сировина
Вихідною сировиною у виробництвіаміачної селітри є аміак і азотна кислота.
Азотна кислота . Чиста азотна кислота HNO-безбарвнарідина густиною 1,51 г/см при - 42 В° С застигаюча в прозору кристалічну масу. Наповітрі вона, подібно концентрованій солянійкислоті, В«димитьВ», так як пари її утворять із 'вологоюповітря дрібні крапельки туману. Азотна кислота не відрізняється міцністю, Вже під впливом світла вона поступово розкладається:
Чим вище температура і чимконцентрованіше кислота, тим швидше йдерозкладання. Вирізняється діоксид азоту розчиняєтьсяв кислоті і надає їй буре фарбування.
Азотна кислота належить до числанайбільш сильних кислот; в розведених розчинах вона цілком розпадається наіони Н и-NO.Азотнаякислота - одна з найважливіших сполук азоту: у великих кількостях вонавитрачається у виробництві,азотних добрив, вибухових речовин іорганічних барвників, служить окислювачем убагатьох хімічних процесах, використовується увиробництві сірчаної кислоти по нитрозному способу,застосовується для виготовлення целюлозних лаків, кіноплівки .
Промислове отримання азотноїкислоти . Сучасні промислові способиодержання азотної кислоти засновані на каталітичному окислюванні аміакукиснем повітря. При В«описі властивостей аміаку було зазначено, що він горить укисні, причому продуктами реакції є вода і вільний азот. Але вприсутності каталізаторів - окислювання аміаку киснем може протікати інакше.Якщо пропускати суміш аміаку з повітрям над каталізатором, то при 750 В° С івизначеному складі суміші відбувається майже повне перетворення
Утворився легко переходить в, який зводою в присутності кисню повітря дає азотну кислоту.
В якості каталізаторів приокислюванні аміаку використовують сплави на основі платини.
Одержувана окислюванням аміаку азотнакислота має концентрацію, що не перевищує 60%. При необхідності їїконцентрують,
Промисловістю випускаєтьсярозведена Нітратнакислота концентрацією 55, 47 і 45%, а концентрована-98і 97%, Концентровану кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах,розведену - у цистернах з кислототривкої сталі.
Синтез аміаку
Аміак - ключовий продукт різнихазотвмісних речовин, вживаних в промисловості і сільському господарстві. Д.М. Прянишников назвав аміак В«альфою і омегоюВ» в обміні азотистих речовин урослин.
На схемі показані основні областізастосування аміаку. Склад аміаку був встановлений К. Бертолле в 1784 р. Аміак NНз - підстава, помірно сильнийвідновлювальний агент і ефективний комплексоутворювач по відношенню докатионам, що володіє вакантними зв'язуючими орбиталями.
Фізико-хімічні основи процесу . Синтез аміаку з елементів здійснюється зарівнянню реакції
N2 + ЗН2 = 2NНз; О”H <0
Реакція оборотна, екзотермічна,характеризується великим негативним ентальпійним ефектом (О”Н = -91,96кДж/моль) і при високих температурах стає ще більш екзотермічної (О”H = -112,86 кДж/моль). Згідно з принципомЛешательє при нагріванні рівновагу зміщується вліво, у бік зменшеннявиходу аміаку. Зміна ентропії в даному випадку теж негативно і несприяє протіканню реакції. При від'ємному значенні О”S підвищення температури зменшуєймовірність протікання реакції,
Реакція синтезу аміаку протікає ззменшенням обсягу. Згідно рівнянню реакції 4 моль вихідних газоподібнихреагентів утворюють 2 моль газоподібного продукту. Грунтуючись на принципі Л еШательє, можна зробити висновок про те, що в умовах рівноваги змістаміаку в суміші буде більше при високому тиску, ніж при низькому.
Характеристика цільового продукту
Фізико-хімічні властивості Аміачна селітра (нітрат амонію) NH4NO3 має молекулярну масу 80,043; чистий продукт -безбарвна кристалічна речовина, що містить 60% кисню, 5% водню і35% азоту (по 17,5% в аміачної і нітратної формах). Технічний продуктмістить не менше 34,0% азоту.
Основні фізико-хімічні властивостіаміачної селітри :
Щільність, т/м ^ 3
Істинна 1,690-1,725 ​​
Насипна при вологості гранульованого продукту 1% і 20С
При щільній упаковці 0,164
При нещільної упаковці 0,826
Температура плавлення З 169,5
Теплота плавлення кДж/кг 73,21
Теплота освіти при 25С і 0,101 МПа, кДж/моль 365,6
Аміачна селітра в залежності відтемператури існує в п'яти кристалічних модифікаціях, термодинамічностійких при атмосферному тиску (табл.). Кожна модифікація існує лишев певній області температур, і перехід (поліморфний) з однієї модифікаціїв іншу супроводжується змінами кристалічної структури, виділенням (абопоглинанням) тепла, а також стрибкоподібним зміною питомого об'єму,теплоємності, ентропії і т. д. Поліморфні переходи є оборотними -енантіотропнимі.
Таблиця. Кристалічні модифікаціїаміачної селітри
Модифікації, вид симетрії
Інтервал температур, В° С
Параметри кристалічної решітки,нм
а
6
з
I, кубічна
II, тетрагональная
III, ромбічна
IV, ромбічна
V, тетрагональная
169.6-125,8
125,8-84,2
84.2-32.2
32.2-(-16,9)
Нижче -16,9
0,440...
