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| 名前 | |
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| IUPAC名
硝酸アンモニウム
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.026.680 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 0222 –可燃性物質が0.2%を超えるもの 1942 –可燃性物質が0.2%以下のもの 2067 –肥料 2426 –液体 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| NH4NO3 | |
| モル質量 | 80.043グラム/モル |
| 外観 | 白色結晶固体 |
| 密度 | 1.725 g/cm3 （ 20℃） |
| 融点 | 169.6 °C (337.3 °F; 442.8 K) |
| 沸点 | 約210℃（410°F; 483K）で分解する |
| 吸熱性 118 g/100 ml (0 °C) 150 g/100 ml (10 °C) 192 g/100 ml (20 °C) 297 g/100 ml (40 °C) 410 g/100 ml (60 °C) 576 g/100 ml (80 °C) 1024 g/100 ml (100 °C) [1] | |
磁化率（χ）
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−33.6 × 10 −6 cm 3 /モル |
| 構造 | |
| 斜方晶系[2] | |
| 爆発的なデータ | |
| 衝撃感度 | 非常に低い |
| 摩擦感度 | 非常に低い |
| 爆発速度 | 2500メートル/秒 |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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爆発物、酸化剤 |
| GHSラベル: | |
  
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| 危険 | |
| H201、H271、H319 | |
| P220、P221、P264 、P271 、 P280、P372 、P380 、P400、P410、P420、P430、P440、P450、 P500 、P510 、 P520、P530、P540、P550、P560、P570、P580、P600、P610、P620、 P6 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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2085～5300 mg/kg（ラット、マウス経口投与）[3] |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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亜硝酸アンモニウム |
その他の陽イオン
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硝酸ナトリウム 硝酸カリウム 硝酸 ヒドロキシアンモニウム |
関連化合物
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過塩素酸アンモニウム |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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硝酸アンモニウムは、化学式NH 4 NO 3の化合物です。アンモニウムイオンと硝酸イオンからなる白色の結晶塩です。水に非常に溶けやすく、固体としては吸湿性がありますが、水和物を形成しません。主に農業で高窒素肥料として使用されます。[5]
その他の主な用途は、鉱業、採石業、土木建築業で使用される爆発性混合物の成分としてである。これは、北米で使用される爆発物の 80% を占める一般的な産業用爆発物であるANFOの主成分であり、同様の配合が即席爆発装置に使用されている。
多くの国では、誤用される可能性を懸念して、消費者向け用途での使用を段階的に廃止している。[6] 20世紀初頭以来 、硝酸アンモニウムの爆発事故により何千人もの人が死亡している。[6] [7] 2017年の世界の生産量は2,160万トンと推定されている。 [8] 2021年までに、硝酸アンモニウムの世界生産量は1,670万トンに減少した。[7]
発生
硝酸アンモニウムは、チリのアタカマ砂漠の最も乾燥した地域で、硝石（鉱物学名：硝石）[10] [11]のアンモニウム類似体である天然鉱物グウィハバイト（以前は硝石鉱として知られていた）[ 9]として発見され、多くの場合、地表の地殻として、または他の硝酸塩、ヨウ素酸塩、ハロゲン化物鉱物と一緒になっています。硝酸アンモニウムは、ハーバー・ボッシュ法によって大気中の窒素から硝酸塩を合成できるようになり、硝酸塩の採掘が時代遅れになるまで、そこで採掘されていました。
生産、反応、結晶相
硝酸アンモニウムの工業生産は、アンモニアと硝酸の酸塩基反応を伴う：[12]
- HNO 3 + NH 3 → NH 4 NO 3
このプロセスに必要なアンモニアは、ハーバー法によって窒素と水素から得られる。ハーバー法で生成されたアンモニアは、オストワルド法によって硝酸に酸化することができる。アンモニアは無水状態（ガス）で使用され、硝酸は濃縮される。反応は発熱性が高いため激しくなる。溶液が形成された後、通常は約 83% の濃度で、余分な水分が蒸発して、グレードに応じて 95% ～ 99.9% の濃度の硝酸アンモニウム（AN）含有量（AN 溶融物）が残る。次に、AN 溶融物は、スプレータワーで「プリル」または小さなビーズにされるか、回転ドラムでスプレーおよびタンブリングして顆粒にされる。プリルまたは顆粒はさらに乾燥、冷却され、固化を防ぐためにコーティングされる。これらのプリルまたは顆粒は、商業的に一般的な AN 製品である。
他の製造方法はニトロリン酸法の変形です。
- Ca(NO 3 ) 2 + 2 NH 3 + CO 2 + H 2 O → 2 NH 4 NO 3 + CaCO 3
炭酸カルシウムと硝酸アンモニウムの製品は、別々に精製されるか、硝酸カルシウムアンモニウムとして組み合わせて販売されます。
硝酸アンモニウムはメタセシス反応によっても生成できます。
- (NH 4 ) 2 SO 4 + Ba(NO 3 ) 2 → 2 NH 4 NO 3 + BaSO 4
- (NH 4 ) 2 SO 4 + Ca(NO 3 ) 2 → 2 NH 4 NO 3 + CaSO 4
- NH 4 Cl + AgNO 3 → NH 4 NO 3 + AgCl
反応
硝酸アンモニウムは塩なので、陽イオンNH+4、そして陰イオンNO−3化学反応に関与する可能性があります。
固体の硝酸アンモニウムは加熱すると分解します。約 300 °C 未満の温度では、分解によって主に亜酸化窒素と水が生成されます。
- NH 4 NO 3 → N 2 O + 2 H 2 O
高温では、以下の反応が優勢になります。[13]
- 2 NH 4 NO 3 → 2 N 2 + O 2 + 4 H 2 O
どちらの分解反応も発熱反応であり、その生成物はガスである。特定の条件下では、暴走反応を引き起こし、分解プロセスが爆発的になる可能性がある。[14]詳細については、§ 災害を参照。硝酸アンモニウムによる災害は数多く発生しており、人命が失われている。
爆発雲の赤オレンジ色は、二次反応生成物である二酸化窒素によるものです。 [14]
結晶相
硝酸アンモニウムの結晶相は数多く観察されています。大気圧下では次のような現象が起こります。
β-菱形からα-菱形への遷移（32.3℃）は、世界中の多くの地域で常温で起こる。これらの形態は密度が3.6％異なるため、遷移によって体積が変化する。このことの実際的な影響の1つは、硝酸アンモニウムは亀裂が生じるため、固体ロケットモーターの推進剤として使用できないことである。安定化硝酸アンモニウム（PSAN）は、この解決策として開発され、密度の変動を防ぐ金属ハロゲン化物安定剤を組み込んでいる。[16]
アプリケーション
肥料
硝酸アンモニウムはNPK評価34-0-0（窒素34％）の重要な肥料です。 [17]硝酸アンモニウムは尿素（46-0-0）よりも濃度が低いため、輸送には若干不利です。硝酸アンモニウムが尿素よりも優れている点は、より安定しており、大気中に窒素を急速に失わないことです。
爆発物
硝酸アンモニウムは、TNT などの爆薬やアルミニウム粉末、燃料油などの燃料と混合すると、さまざまな特性を持つ爆発性混合物を容易に形成します。硝酸アンモニウムを含む爆薬の例には、次のものがあります。
- アマテックス（硝酸アンモニウム、TNT、RDX）
- アマトール（硝酸アンモニウムとTNT）
- アンモナール（硝酸アンモニウムとアルミニウム粉末）
- ANFO（硝酸アンモニウムと燃料油）
- アストロライト（硝酸アンモニウムとヒドラジンのロケット燃料）
- ゴマ-2（硝酸アンモニウム、ニトログリコール、ニトロセルロース、ジブチルフタレート、燃料）
- ミノール（爆薬）（硝酸アンモニウム、TNT、アルミニウム粉末）
- 亜硝酸アンモニウム（硝酸アンモニウム、TNT、ニトログリセリン+）
- DBX（硝酸アンモニウム、RDX、TNT、アルミニウム粉末）
- トベックス（硝酸アンモニウムおよび硝酸メチルアンモニウム）
燃料油との混合
ANFOは、硝酸アンモニウム（「AN」）94％と燃料油（「FO」）6％の混合物で、バルク工業用爆薬として広く使用されています。[18] ：1 ANFOは、石炭採掘、採石、金属採掘、土木建設などの要求の厳しくない用途で使用され、耐水性、酸素バランス、高い爆発速度、小径での性能など、従来の工業用爆薬が提供する利点よりも、ANFOの低コスト、相対的な安全性、使いやすさの利点が重視されます。 [18] ：2
テロ
硝酸アンモニウムベースの爆発物は、 1970年のウィスコンシン州マディソンのスターリングホール爆破事件、1995年のオクラホマシティ爆破事件、 2011年のデリー爆破事件、2011年のオスロ爆破事件、ミルマンニ爆破事件、2013年のハイデラバード爆破事件で使用された。
2009年11月、パキスタン北西辺境州政府は、過激派が爆発物の製造にこれらの化学物質を使用しているとの報告を受けて、旧マラカンド管区（北西辺境州の アッパーディール、ロワーディール、スワット、チトラル、マラカンド地区）で硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウムアンモニウムの肥料を禁止した。これらの禁止により、「安全マッチに火をつける 物質である塩素酸カリウムが、反乱軍の好む爆発物として肥料を上回った」[19] 。
ニッチな用途
硝酸アンモニウムは水に溶けると非常に吸熱性が高いため、インスタント保冷剤に使用されている。2021年、サウジアラビアのキング・アブドラ科学技術大学は、オフグリッド冷却システムや冷媒として水に硝酸アンモニウムを溶解する可能性を研究する実験を行った。彼らは、過酷な環境での水の浪費を避けるために、水を蒸留して太陽エネルギーで再利用できるのではないかと示唆した。[20]
かつては、硝酸グアニジンなどの独立爆発性の「燃料」と組み合わせて、タカタ社製のエアバッグのインフレーターに使用される5-アミノテトラゾールの安価な（しかし安定性の低い）代替品として使用されていたが、タカタ社製のエアバッグは14人の死亡事故を起こした後、安全ではないとして回収された。[23]現在の米国の死者総数は27人である。[24]
安全性、取り扱い、保管
硝酸アンモニウムの保管と取り扱いについては、数多くの安全ガイドラインが存在します。健康と安全に関するデータは、サプライヤーや各国政府から入手できる安全データシートに記載されています。 [25] [26] [27]
純粋な硝酸アンモニウムは燃えませんが、強力な酸化剤として、有機物（および一部の無機物）の燃焼を促進します。[25] [28] [29]可燃性物質の近くに保管しないでください。
硝酸アンモニウムは、多くの条件下では常温および常圧で安定していますが、強力な起爆剤によって爆発する可能性があります。高性能爆薬や爆破剤の近くに保管しないでください。
溶融硝酸アンモニウムは衝撃や爆発に対して非常に敏感であり、特に可燃物、引火性液体、酸、塩素酸塩、塩化物、硫黄、金属、木炭、おがくずなどの不適合物質で汚染された場合は特にそうです。[30] [25]
塩素酸塩、鉱酸、金属硫化物などの特定の物質と接触すると、激しい分解が起こり、近くの可燃性物質に引火したり爆発したりする可能性がある。[31] [32]
硝酸アンモニウムは溶融後に分解し始め、NO x、HNO 3、NHを放出する。
3およびH 2 Oである。密閉された空間で加熱してはならない。[25]分解によって生じる熱と圧力により、爆発に対する感受性が高まり、分解速度が速まる。爆発は80気圧で起こる可能性がある。汚染により、この圧力は20気圧まで低下する可能性がある。[30]
硝酸アンモニウムの臨界相対湿度は30℃で59.4%である。湿度が高いと大気中の水分を吸収する。そのため、硝酸アンモニウムは密閉容器に保管することが重要だ。そうしないと、大きな固体の塊に凝集してしまう可能性がある。硝酸アンモニウムは十分な水分を吸収して液化する可能性がある。硝酸アンモニウムを他の特定の肥料と混合すると、臨界相対湿度を下げることができる。[33]
この物質は爆発物として使用される可能性があるため、規制措置が取られている。例えば、オーストラリアでは、2005年8月に危険物規制が施行され、このような物質の取り扱いに関するライセンスが強化された。[34]ライセンスは、誤用を防ぐための適切なセキュリティ対策を講じている申請者（業界）にのみ付与される。[35]教育や研究目的などの追加的な用途も考慮される可能性があるが、個人使用は考慮されない。この物質を取り扱うライセンスを持つ企業の従業員は、依然として権限のある担当者による監督を受ける必要があり、ライセンスが付与される前にセキュリティと国家警察のチェックに合格する必要がある。
健康被害
硝酸アンモニウムは健康に有害ではなく、通常は肥料製品に使用されます。[36] [37] [38]
硝酸アンモニウムのLD50は2217mg/kgであり[39]、比較すると食塩の約3分の2に相当します。
災害
硝酸アンモニウムは加熱されると非爆発的に分解し、亜酸化窒素と水蒸気のガスになる。しかし、 爆発によって爆発的に分解することもある。[40]この物質を大量に備蓄すると、酸化を促進するため大きな火災リスクがあり、爆発にまでエスカレートする恐れがある。爆発は珍しいことではなく、比較的小さな事故はほとんどの年に発生しており、大規模で壊滅的な爆発もいくつか発生している。例としては、 1921年のオッパウ爆発（最大の人工非核爆発の1つ）、 1947年のテキサスシティ災害、2015年の中国天津爆発、2020年のベイルート爆発などがある。[41]
硝酸アンモニウムは、次の 2 つのメカニズムによって爆発する可能性があります。
- 衝撃誘起爆発。硝酸アンモニウムの塊の内部または接触部に爆発物が装填されると、硝酸アンモニウムが爆発する。このような災害の例としては、クリヴァルト、モーガン（現在のニュージャージー州セアビル）、オッパウ、テッセンデルロがある。
- 爆燃から爆轟への移行。硝酸アンモニウムの爆発は、硝酸アンモニウムに燃え広がる火災（テキサス州テキサスシティ、ブレスト、テキサス州西部、天津、ベイルート）、または火災中に硝酸アンモニウムが可燃性物質と混合することによって発生します（ギブスタウン、チェロキー、ナダドレス）。火災から爆発への移行を成功させるには、火災を少なくともある程度まで封じ込める必要があります。
参照
参考文献
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アウン大統領は大統領府ツイッターアカウントで発表した発言で、2,750トンの硝酸アンモニウムが安全対策なしに6年間倉庫に保管されていたことは「受け入れられない」とし、責任者は「最も厳しい処罰」を受けると誓った。
出典
- プロパティ: UNIDO および国際肥料開発センター (1998)、「肥料マニュアル」、Kluwer Academic Publishers、ISBN 0-7923-5032-4。