NH4NO3
Nitrato di ammonio

Proprietà chimiche

Il nitrato di ammonio forma cristalli igroscopici incolori che si fondono a 169,6 °C. Il solido può essere in cinque diverse forme cristalline polimorfiche, con temperature di trasformazione a -16,9 °C, 32,3 °C, 84,2 °C e 125,2 °C. La tendenza dei cristalli di nitrato d’ammonio a sfaldarsi insieme è dovuta principalmente alle prime due fasi di trasformazione a temperatura ambiente.

La transizione di fase tra i polimorfi IV e III a 32,2 °C è rilevante per la manipolazione e lo stoccaggio della sostanza. Nelle formulazioni per fertilizzanti o esplosivi, questo comportamento può portare a cambiamenti indesiderati nella morfologia e quindi nelle proprietà. Questa transizione di fase può essere soppressa mediante il doping con vari sali per ottenere il cosiddetto nitrato di ammonio stabilizzato in fase. I sali adatti possono essere vari sali di potassio, come il fluoruro di potassio, il cloruro di potassio, il nitrato di potassio, il carbonato di potassio, il solfato di potassio, il rodanuro di potassio e il bicromato di potassio, che devono però essere aggiunti in una proporzione da 1 a 2 Ma% (percentuale di massa). L’effetto può essere ottenuto anche con una quantità molto più piccola di 0,1 Ma% esacyanidoferrate(II) K4[Fe(CN)6]-3H2O.

Produzione

La produzione industriale viene effettuata introducendo il gas ammoniaca nell’acido nitrico al 40% o combinando la soluzione di ammoniaca con l’acido nitrico:

HNO3 + NH3 → NH4NO33

Uso

Il nitrato di ammonio è il componente principale di molti fertilizzanti (soluzione di nitrato di ammonio-urea, fertilizzanti composti (“grano blu”), calcio nitrato di ammonio (Nitramoncal, marchio di Chemie Linz, internamente: NAC)).

Viene anche usato per gli esplosivi. Il nitrato di ammonio è contenuto, ad esempio, negli esplosivi ANC e Donarite, ma anche in esplosivi prodotti illegalmente come l’ANNM.

Il nitrato di ammonio è stato usato temporaneamente anche come propellente per gli airbag dei veicoli a motore. Tuttavia, sotto l’influenza di un’elevata temperatura e umidità ambientale, si è dimostrato insufficientemente stabile a lungo termine ed è stato sostituito da altri propellenti. Solo negli Stati Uniti, oltre 40 milioni di veicoli hanno dovuto essere richiamati perché almeno un airbag conteneva un generatore di gas contenente nitrato di ammonio.

Sebbene sia considerato ossidante e possa esplodere se riscaldato, il nitrato di ammonio non è in realtà una sostanza esplosiva ai sensi della legge sugli esplosivi. Ciononostante, la sua manipolazione è regolamentata nella Repubblica Federale Tedesca dalla legge sugli esplosivi, e quindi il nitrato di ammonio può ora essere utilizzato solo miscelato con sostanze innocue come la calce a causa del suo potenziale pericolo nei fertilizzanti (KAS27). Le concentrazioni tipiche erano del 26 e 28 % N (contenuto di azoto) di Chemie Linz. Oggi è il 27 % N, il che significa circa il 70 % NH4NO3 e il resto calce e un po’ di olio contro la cottura delle palline. Con l’urea si possono ottenere tenori di azoto più elevati fino al 46 %, il suo azoto ammidico è disponibile più lentamente.

Sicurezza

Il nitrato di ammonio è la causa di molti disastri con gravi esplosioni:

  • Una delle catastrofi più devastanti fu l’esplosione dell’impianto di ammoniaca di Oppau a BASF a Ludwigshafen sul Reno il 21 settembre 1921, dove il fertilizzante a base di nitrato di ammonio solfato che vi si era solidificato veniva solitamente allentato con la dinamite prima di essere scaricato. Un cambiamento nel processo di produzione ha probabilmente portato ad un accumulo locale di nitrato di ammonio nel prodotto. Le esplosioni hanno innescato due esplosioni in rapida successione, in cui circa 400 di un totale di 4500 tonnellate di fertilizzante sono esplose in un silo, causando uno dei più grandi danni da esplosione della storia: 559 persone sono rimaste uccise, ferite nel 1977 e gran parte della fabbrica e degli edifici circostanti sono stati distrutti. L’esplosione si sentiva fino a Monaco di Baviera, a 300 chilometri di distanza.
  • Nell’esplosione di Texas City del 16 aprile 1947, le due navi merci Grandcamp (Francia) e Highflyer (USA) cariche di nitrato di ammonio sono esplose nel porto di Texas City (Texas, USA). Ci sono stati da 500 a 600 morti, oltre 100 dispersi, 8000 feriti, centinaia di senzatetto e 65 milioni di dollari di danni.
  • Il 28 luglio 1947, il cargo Ocean Liberty (Norvegia), carico di nitrato di ammonio, esplose nel porto di Brest (Francia). Ci sono stati 26 morti e oltre 100 feriti.
  • Attacco a Oklahoma City, USA, da parte degli assassini Nichols/McVeigh il 19 aprile 1995
  • Esattamente 80 anni dopo l’esplosione dell’impianto di ammoniaca di Oppau (vedi sopra), 31 persone sono morte il 21 settembre 2001 in un’esplosione di nitrato di ammonio nella fabbrica di fertilizzanti AZF di Tolosa, in Francia, e ci sono stati anche migliaia di feriti ed enormi danni materiali.
  • Nell’incidente ferroviario avvenuto su Ryongchŏn il 22 aprile 2004, un vagone ferroviario carico di nitrato di ammonio è esploso in Ryongchŏn in Corea del Nord, uccidendo almeno 161 persone, ferendone circa 1300 e distruggendo o danneggiando 8000 abitazioni.
  • Attacchi in Norvegia 2011 dell’assassino Anders Behring Breivik il 22 luglio 2011
  • Almeno 14 persone sono morte e altre 180 sono rimaste ferite in un incendio e in una violenta esplosione alla West Fertilizer Company il 17 aprile 2013
  • Il 12 agosto 2015, centinaia di persone sono state uccise o ferite in un’esplosione a Tianjin, in Cina. Secondo il quotidiano britannico The Guardian, 800 tonnellate di nitrato di ammonio sono state immagazzinate sul posto, tra le tante altre sostanze. Questa quantità è una buona spiegazione per il cratere, largo circa 100 m, lasciato dall’esplosione. Non si sa ancora quale sostanza sia stata la causa principale della distruzione.