NH4NO3
Nitrate d'ammonium

Propriétés chimiques

Le nitrate d’ammonium forme des cristaux hygroscopiques incolores qui fondent à 169,6 °C. Le solide peut se présenter sous cinq formes cristallines polymorphes différentes, avec des températures de transformation de -16,9 °C, 32,3 °C, 84,2 °C et 125,2 °C. La tendance des cristaux de nitrate d’ammonium à s’agglomérer est principalement due aux deux premières transformations de phase près de la température ambiante.

La transition de phase entre les polymorphes IV et III à 32,2 °C est pertinente pour la manipulation et le stockage de la substance. Dans les formulations d’engrais ou d’explosifs, ce comportement peut entraîner des modifications indésirables de la morphologie et donc des propriétés. Cette transition de phase peut être supprimée par dopage avec divers sels pour obtenir ce qu’on appelle le nitrate d’ammonium à phase stabilisée. Les sels appropriés peuvent être divers sels de potassium, tels que le fluorure de potassium, le chlorure de potassium, le nitrate de potassium, le carbonate de potassium, le sulfate de potassium, le rhodanure de potassium et le dichromate de potassium, qui doivent toutefois être ajoutés dans une proportion de 1 à 2 Ma% (pourcentage en masse). L’effet peut également être obtenu avec une quantité beaucoup plus faible de 0,1 Ma% d’hexacyanidoferrate de potassium(II) K4[Fe(CN)6]-3H2O.

Production

La production industrielle est réalisée en introduisant du gaz ammoniac dans de l’acide nitrique à 40 % ou en combinant une solution d’ammoniac avec de l’acide nitrique :

HNO3 + NH3 → NH4NO3

Utilisation

Le nitrate d’ammonium est le principal composant de nombreux engrais (solution de nitrate d’ammonium-urée, engrais composés (“grain bleu”), nitrate d’ammonium calcique (Nitramoncal, nom commercial de Chemie Linz, en interne : NAC)).

Il est également utilisé pour les explosifs. Le nitrate d’ammonium est contenu, par exemple, dans les explosifs ANC et Donarite, mais aussi dans des explosifs produits illégalement tels que l’ANNM.

Le nitrate d’ammonium a également été utilisé temporairement comme propulseur pour les coussins gonflables des véhicules à moteur. Cependant, sous l’influence d’une température ambiante et d’une humidité élevées, il s’est avéré insuffisamment stable à long terme et a été remplacé par d’autres propulseurs. Rien qu’aux États-Unis, plus de 40 millions de véhicules ont dû être rappelés parce qu’au moins un airbag contenait un générateur de gaz contenant du nitrate d’ammonium.

Bien qu’il soit considéré comme oxydant et qu’il puisse exploser lorsqu’il est chauffé, le nitrate d’ammonium n’est pas en réalité une substance explosive au sens de la loi sur les explosifs. Néanmoins, sa manipulation est réglementée en République fédérale d’Allemagne par la loi sur les explosifs. Ainsi, le nitrate d’ammonium ne peut désormais être utilisé qu’en mélange avec des substances inoffensives comme la chaux, en raison de son danger potentiel dans les engrais (KAS27). Les concentrations typiques étaient auparavant de 26 et 28 % N (teneur en azote) par Chemie Linz. Aujourd’hui, il est à 27 % N, ce qui signifie environ 70 % de NH4NO3, le reste étant de la chaux et un peu d’huile contre l’agglomération des boules. L’urée permet d’obtenir des teneurs en azote plus élevées, jusqu'à 46 %, tandis que son azote amide est plus lentement disponible.

Sécurité

Le nitrate d’ammonium est la cause de nombreuses catastrophes avec de graves explosions :

  • L’une des plus dévastatrices de ces catastrophes a été l’explosion de l’usine d’ammoniac d’Oppau de BASF à Ludwigshafen sur le Rhin le 21 septembre 1921, où l’engrais au sulfate d’ammonium et au nitrate qui s’y était solidifié était généralement détaché au moyen de dynamite avant d'être déversé. Une modification du processus de production a probablement entraîné une accumulation locale de nitrate d’ammonium dans le produit. Les explosions ont déclenché deux explosions en succession rapide, dans lesquelles environ 400 des 4500 tonnes d’engrais d’un silo ont explosé, causant l’un des plus grands dégâts de l’histoire : 559 personnes ont été tuées, blessées en 1977 et une grande partie de l’usine et des bâtiments environnants ont été détruits. On pouvait entendre l’explosion jusqu'à Munich, à 300 kilomètres de là.
  • Dans l’explosion de Texas City le 16 avril 1947, les deux cargos Grandcamp (France) et Highflyer (USA) chargés de nitrate d’ammonium ont explosé dans le port de Texas City (Texas, USA). Il y a eu 500 à 600 morts, plus de 100 disparus, 8000 blessés, des centaines de sans-abri et 65 millions de dollars de dommages.
  • Le 28 juillet 1947, le cargo Ocean Liberty (Norvège), chargé de nitrate d’ammonium, explose dans le port de Brest (France). Il y a eu 26 morts et plus de 100 blessés.
  • Attentat à Oklahoma City, États-Unis, par les assassins Nichols/McVeigh le 19 avril 1995
  • Exactement 80 ans après l’explosion de l’usine d’ammoniac d’Oppau (voir ci-dessus), 31 personnes sont mortes le 21 septembre 2001 dans une explosion de nitrate d’ammonium à l’usine d’engrais AZF à Toulouse, en France, et il y a eu également des milliers de blessés et d'énormes dégâts matériels.
  • Dans l’accident ferroviaire du 22 avril 2004, un wagon chargé de nitrate d’ammonium a explosé sur Ryongchŏn en Corée du Nord, tuant au moins 161 personnes, en blessant environ 1300 et détruisant ou endommageant 8000 foyers.
  • Attentats en Norvège 2011 de l’assassin Anders Behring Breivik le 22 juillet 2011
  • Au moins 14 personnes sont mortes et 180 autres ont été blessées dans un incendie et une violente explosion à la West Fertilizer Company le 17 avril 2013
  • Le 12 août 2015, des centaines de personnes ont été tuées ou blessées dans une explosion à Tianjin, en Chine. Selon le journal britannique The Guardian, 800 tonnes de nitrate d’ammonium ont été stockées sur place, parmi de nombreuses autres substances. Cette quantité explique bien le cratère, d’environ 100 m de large, laissé par l’explosion. On ne sait pas encore quelle substance a été la cause principale de la destruction.