Основные физико-химические свойства и константы селитры аммиачной

Химическая формула селитры аммиачной - NH₄NO₃

По внешнему виду гранулы селитры аммиачной белого цвета или слегка окрашенные без механических примесей.

Селитра аммиачная содержит не менее 34,4 % азота, находящегося в соли в двух формах аммиачной (NH₄) и нитратной (NO₃).

Данные, характеризующие некоторые физико-химические свойства селитры аммиачной представлены в таблице.

Таблица 2 – Физико-химические свойства селитры аммиачной

Молекулярный вес	80,043
Плотность при 20^°С для сплошного кристалла	1,690-1,725 г/см^3
насыпная плотность свободно насыпанных гранул (влажность 1 %, 20 °С, частицы 1-2 мм)	0,826 г/см^3
насыпная плотность при плотной упаковке частиц	1,16 г/см^3
Удельная теплоемкость при 10°С	0,398 ккал/(кг• град)
Удельная теплоемкость при 100°С	0,428 ккал/(кг• град)
Температура плавления селитры (практически безводной), примесь влаги снижает точку плавления	169,9°С для сухой
Температура разложения	около 200 °С
Теплота плавления	16,2 ккал/кг
Теплота образования из простых веществ (при 18 °С и 1 кгс/см^2)	87,2 ккал/моль
Теплота растворения 64 %-го раствора (при температуре 18 °С)	3730 ккал/моль
Теплота растворения 30 %-го раствора (при температуре 18 °С)	5000 ккал/моль
Коэффициент теплопроводности (при 0-100 °С)	0,205 ккал/(моль•град)

Кристаллические формы

Существует пять различных кристаллических форм (модификаций), в зависимости от температуры селитры аммиачной.

При застывании плава образуются кристаллы I (кубические), которые переходят по мере охлаждения во II, III, IV и V формы.

Полиморфные превращения сопровождаются выделением (поглощением) тепла и изменением плотности кристаллов.

 

Таблица 3 –Кристаллические формы

Модификация	Температурный интервал, °С	Плотность кристаллов, г/см^3	Переход	Точка перехода,°С	Теплота перехода, ккал/кг	Изменение объема, %
Кубическая (I)   Тетрагональная (II)   Ромбическая или моноклинная (III)   Ромбическая бипирамидальная (IV)   Тетрагональная (V)	169,6 - 125,8   125,8 - 84,2     84,2 - 32,2     от 32,3 до -16,9   ниже - 16,9	-   1,69     1,66     1,725   1,725	расплавленная соль I   I-II     II-III     III-IV   IV-V	169,6   125,8     84,2     32,2   -16,9	17,5   13,26     4,03     5,08   1,41	Уменьшение на 2     Увеличение на 1,2     Уменьшение на 3,5   Увеличение на 3

Растворимость селитры аммиачной

В воде селитра аммиачная растворяется хорошо. При повышении температуры ее растворимость увеличивается. Растворение селитры аммиачной в воде протекает с поглощением большого количества тепла.

Таблица 4 - Растворимость селитры аммиачной в воде в зависимости от температуры (концентрация насыщенных растворов)

Температура, °С	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
% NH4NO3	60,0	62,2	73,7	77,2	83,3	88,5	90,9	70,0	80,4	86,1	90,9

Таблица 5 - Растворимость селитры аммиачной в воде при различных температурах под атмосферным давлением

Температура, °С	Растворимость NH4NO3		Температура, °С	Растворимость NH4NO3
	кг/кгводы	г/100граствора		кг/кгводы	г/100граствора
-5 0 5 10 15 20 25 30 32,2 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 84,2	1,03 1,19 1,34 1,52 1,70 1,9 2,12 2,36 2,46 2,60 2,86 3,15 3,46 3,81 4,21 4,62 5,1 5,67 6,3 6,94	50,8 54,30 57,4 60,3 63,00 65,50 68,00 70,2 71,1 72,2 74,1 75,9 77,6 79,2 80,8 82,2 83,6 85,00 86,03 87,4	85,0 90,0 95,0 100,0 105,0 110,0 115,0 120,0 125,0 125,2 130,0 135,0 140,0 145,0 150,0 155,0 160,0 165,0 169,6	7,06 7,93 9,00 10,24 11,82 13,71 16,24 19,00 22,25 22,81 26,78 33,48 39,00 46,42 57,82 82,33 124,00 249,00 -	87,6 88,8 90,0 91,1 92,2 93,2 94,2 95,0 95,7 95,8 96,4 97,1 97,5 97,9 98,3 98,8 99,2 99,6 100

Для растворов низкой концентрации (ниже 43%) с повышением концентрации температура кристаллизации снижается. Так 10%-ный раствор кристаллизуется при минус 4°С, а 40%-ный – при минус 16°С.

При дальнейшем повышении концентрации сверх 43% температура кристаллизации тоже возрастает.

Аммиачная селитра хорошо растворяется в этиловом и метиловом спиртах, пиридине, ацетоне, жидком аммиаке.

Селитра аммиачная является сильным окислителем ряда неорганических и органических соединений. С некоторыми веществами, находящимися в расплавленном состоянии (например, с расплавом нитрита натрия), она интенсивно реагирует, вплоть до взрыва.

Гигроскопичность и слеживаемость селитры аммиачной

Селитра аммиачная отличается большой гигроскопичностью.

Гигроскопичность селитры аммиачной характеризуется гигроскопической точкой – относительной влажностью воздуха, при которой селитра аммиачная, имеющая температуру окружающего воздуха, не теряет воду и не поглощает ее из воздуха.

Таблица 6 - Гигроскопические точки селитры аммиачной (в %)

Температуры, °С	10	15	20	25	30	40	50
Гигроскопическая точка %	75,3	69,8	66,9	62,7	59,4	52,5	48,4

 

Из данных следует, что влажный и теплый климат весьма неблагоприятен для хранения селитры аммиачной.

Гранулирование аммиачной селитры приводит к снижению скорости поглощения влаги солью из воздуха.

Гигроскопичность аммиачной селитры является одной из причин ее слеживаемости.

Селитра аммиачная сильно слеживается и теряет сыпучесть при хранении, а в известных условиях даже превращается в монолитную массу, с трудом поддающуюся измельчению. Введение в селитру аммиачную добавки азотнокислого раствора магнезита позволяет уменьшить ее слеживаемость.

Слеживаемость аммиачной селитры вызывается многими причинами, основными из которых являются:

- повышенное содержание влаги в готовом продукте;

- неоднородность и механическая непрочность частиц;

- изменение кристаллических модификаций соли, гигроскопичность.

Чем меньше влажность продукта и ниже его температура при упаковке в тару, тем меньше будет слеживаться соль при прочих равных условиях.

Селитра аммиачная выпускается в виде частиц округлой формы – гранул. Наиболее правильную форму имеют шаровидные гранулы.

Однако и среди них попадается большое количество частиц неодинаковой формы, особенно пустотелых гранул, отличающихся малой механической прочностью. Практика показывает, что наличие в гранулированной селитре аммиачной пустотелых частиц и их разрушение резко ускоряет процесс слеживания.

Взаимные переходы кристаллических модификаций селитры аммиачной под влиянием температурных изменений следует считать одной из важных причин ее слеживаемости. Модификационные превращения кристаллов сопровождаются изменениями их структуры, плотности и других свойств селитры аммиачной, которые сказываются на рассыпчатости продукта. Одна из пяти кристаллических модификаций селитры аммиачной, существующая при температуре ниже 32,3°С является практически не слеживающейся.

 Присущая селитре аммиачной гигроскопичность сильно способствует ее слеживанию. Особенно сильно влияет на слеживаемость соли поглощение ею влаги воздуха, образующейся в верхнем слое селитры, из неё насыщенный раствор постепенно проникает в пространство между гранулами, затем через поры и капилляры проходит в толщу соли.Далее при понижении температуры окружающей среды начинают протекать процессы, увеличивающие слеживаемость селитры аммиачной.

Для уменьшения влияния гигроскопичности селитры на ее слеживаемость наиболее эффективной мерой является упаковка продукта в герметичную тару – полипропиленовые мешки, мягкие контейнеры. Уменьшение слеживаемости достигается снижением влаги в готовом продукте и охлаждением его до температуры не выше 50°С.

Таблица 7 - Температура кипения раствора селитры аммиачной в зависимости от концентрации

Концентрация, %	Давление, ммрт.ст.	Температура кипения, ^0С	Концентрация, %	Давление, ммрт.ст.	Температура кипения, ^0С	Концентрация, %	Давление, ммрт.ст.	Температура кипения, ^0С
56,02   62,58   70,10   75,62	168,8 266,8 366,8 461,8 766,8   161,0 250,8 350,8 450,0 750,8   144,4 256,4 356,4 456,4 756,4   151,0 251,0 351,0 451,0 751,0	74,5 83,0 93,2 99,2 112,8   74,0 84,5 93,5 100,4 115,9   74,0 88,0 97,0 104,1 120,2   77,3 92,3 101,7 109,0 124,5	84,74   88,54   91,92   94,99	180,5 263,2 363,2 463,2 763,2   176,0 268,0 364,0 464,0 757,8   148,0 200,0 272,2 377,0 470,0   570,0 753,8 156,0 240,6 340,6 440,6 540,6 740,6	90,8 104,2 113,8 120,9 137,8   96,0 115,0 120,0 128,0 146,5   98,0 108,0 119,7 131,9 140,0   148,1 159,5 118,0 132,8 154,2 155,2 163,0 176,0	96,89   97,31   98,57   99,8	176,6 240,0 326,0 421,0 530,0   648,0 676,0 164,0 212,0 292,0   370,0 470,0 572,0 670,0 760,0   186,6 249,6 309,6 649,6 749,6	139,8 151,5 163,5 173,5 182,1   189,8 196,0 143,5 155,0 167,0   176,6 168,2 193,5 199,8 154,4   172,5 191,5 199,5 219,0 226,0