Was ist der Zusammenhang zwischen Ammoniak und Schwefelsäure?
Ammoniak und Schwefelsäure sind zwei der am häufigsten verwendeten Chemikalien und werden weltweit in großen Mengen hergestellt. Beide sind vielseitig einsetzbar, der Hauptzusammenhang zwischen Ammoniak und Schwefelsäure beruht jedoch auf ihrem Einsatz in der Düngemittelindustrie. Ammoniak wird zur Herstellung einer Reihe von Düngemitteln wie Harnstoff, Ammoniumsulfat, Ammoniumnitrat und indirekt anderer Nitratdünger verwendet. Schwefelsäure wird zur Herstellung von „Superphosphat“ -Dünger und Ammoniumsulfat verwendet, das durch Kombination mit Ammoniak hergestellt wird.
Die industrielle Herstellung von Ammoniak (NH 3 ) erfolgt größtenteils nach dem Haber-Bosch-Verfahren, wobei Wasserstoff und Stickstoff durch Erhitzen unter Druck mit einem Katalysator - in der Regel einem Gemisch aus Eisenoxiden - direkt kombiniert werden. Das meiste Ammoniak wird zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Die katalytische Oxidation von Ammoniak zu Stickstoffdioxid (NO 2 ) ist heutzutage das industrielle Hauptverfahren zur Herstellung von Salpetersäure, die bei der Herstellung von Nitratdüngern wie Ammonium-, Natrium- und Kaliumnitrat verwendet wird. Der Begriff "Ammoniak" bezieht sich streng genommen auf die reine Verbindung, die bei Raumtemperatur ein Gas ist; Der Begriff wird jedoch häufig verwendet, um eine Lösung von Ammoniakgas in Wasser zu bezeichnen.
Es gibt zwei Hauptverfahren für die industrielle Herstellung von Schwefelsäure. Die erste, die eingeführt wird, betrifft die Oxidation von Schwefeldioxid - das durch Verbrennen von Schwefel oder Erhitzen von schwefelhaltigen Mineralien erzeugt wird - durch Stickstoffdioxid (NO 2 ) durch die Reaktion: SO 2 + NO 2 -> SO 3 + NO. Das durch die Reaktion entstehende Stickoxid (NO) wird bei Kontakt mit Luft zu NO 2 zurückoxidiert und kann so recycelt werden.
Ammoniak ist die NO 2 -Quelle für diese Reaktion, die durch katalytische Oxidation gemäß dem Salpetersäureproduktionsverfahren erzeugt wird. Das Schwefeltrioxid wird dann mit Wasser kombiniert, um Schwefelsäure zu erzeugen. Der größte Teil der heute hergestellten Schwefelsäure stammt jedoch aus der Oxidation von Schwefeldioxid in Luft unter Verwendung eines Vanadiumpentoxid-Katalysators.
Wie Ammoniak wird Schwefelsäure hauptsächlich zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Aus Phosphatgestein und Knochenmehl von Tieren kann durch die Reaktion „Superphosphat“ - Monocalciumphosphat - hergestellt werden: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 -> 2CaSO 4 + Ca (H 2 PO 4 ) 2 . Schwefelsäure und Ammoniak können auch kombiniert werden, um das Salz Ammoniumsulfat zu ergeben: 2NH 3 + H 2 SO 4 -> (NH 4 ) 2 SO 4 . Dieses Salz ist ein wichtiger Dünger, der sowohl als Stickstoff- als auch als Schwefelquelle dient und dazu beiträgt, den pH-Wert alkalischer Böden zu senken.
Ein weiterer Zusammenhang zwischen Ammoniak und Schwefelsäure besteht in der Sprengstoffindustrie. Fast alle kommerziellen und militärischen Sprengstoffe sind nitrierte organische Verbindungen wie Trinitrotoluol (TNT). Das Nitrierungsverfahren beinhaltet den Ersatz von Hydroxyl (OH) -Gruppen in der organischen Verbindung durch Nitro (NO 2 ) -Gruppen und wird üblicherweise durch Behandeln der Verbindung mit einem Gemisch aus Salpeter- und Schwefelsäure durchgeführt. Diese Mischung liefert die Nitroniumionen (NO 2+ ) für den Nitrierungsprozess. Ammoniak ist der Hauptrohstoff für die Herstellung von Salpetersäure.
Ammoniak und Schwefelsäure kommen auch als Schadstoffe in der Atmosphäre vor. Schwefelsäure entsteht aus der natürlichen Oxidation von Schwefeldioxid durch Verbrennung fossiler Brennstoffe und durch vulkanische Aktivität. Ammoniak entsteht beim Zerfall stickstoffhaltiger organischer Stoffe. Die beiden können sich in der Atmosphäre verbinden, um durch die gleiche Reaktion wie bei der industriellen Herstellung dieser Verbindung Ammoniumsulfatteilchen zu erzeugen, oder um durch die Reaktion NH 3 + H 2 SO 4 Ammoniumhydrogensulfat - auch als Ammoniumbisulfat bekannt - zu erzeugen. (NH 4 ) HSO 4 . Diese Verbindungen sind in Wasser sehr löslich und neigen daher dazu, atmosphärischen Wasserdampf zu absorbieren, wodurch sie als Kondensationskerne wirken. Zusammen mit anderen partikelförmigen Verbindungen in der Atmosphäre, die natürlich und vom Menschen hergestellt werden, wird angenommen, dass sie ein wichtiger Faktor bei der Wolkenbildung sind.