Quel est le lien entre l'ammoniac et l'acide sulfurique?
L'ammoniac et l'acide sulfurique sont deux des produits chimiques les plus largement utilisés et sont fabriqués en quantités énormes dans le monde entier. Les deux ont diverses utilisations, mais le lien principal entre l'ammoniac et l'acide sulfurique est dû à leur utilisation dans l'industrie des engrais. L'ammoniac est utilisé pour la production d'un certain nombre d'engrais, tels que l'urée, le sulfate d'ammonium, le nitrate d'ammonium et, indirectement, d'autres engrais au nitrate. L'acide sulfurique est utilisé dans la fabrication d'engrais «superphosphate» et de sulfate d'ammonium, obtenu en le combinant avec de l'ammoniac.
La production industrielle d'ammoniac (NH 3 ) est principalement réalisée selon le procédé Haber-Bosch, dans lequel l'hydrogène et l'azote sont combinés directement par chauffage sous pression avec un catalyseur - généralement un mélange d'oxydes de fer. La plupart de l'ammoniac est utilisé dans la production d'engrais. L’oxydation catalytique de l’ammoniac en dioxyde d’azote (NO 2 ) est actuellement le principal processus industriel de fabrication de l’acide nitrique utilisé dans la fabrication d’engrais azotés tels que le nitrate d’ammonium, de sodium et de potassium. Le terme "ammoniac", à proprement parler, désigne le composé pur, qui est un gaz à température ambiante; Cependant, le terme est souvent utilisé pour désigner une solution d'ammoniac dans de l'eau.
Il existe deux processus principaux pour la production industrielle d'acide sulfurique. Le premier à introduire concerne l'oxydation du dioxyde de soufre - produit par la combustion du soufre ou le chauffage de minéraux contenant du soufre - par le dioxyde d'azote (NO 2 ) par la réaction: SO 2 + NO 2 -> SO 3 + NO. L'oxyde nitrique (NO) produit par la réaction est oxydé en NO 2 au contact de l'air et peut donc être recyclé.
L'ammoniac est la source de NO 2 pour cette réaction, étant produit par oxydation catalytique selon le processus de production d'acide nitrique. Le trioxyde de soufre est ensuite combiné à de l'eau pour produire de l'acide sulfurique. La plus grande partie de l'acide sulfurique fabriqué aujourd'hui provient toutefois de l'oxydation de l'anhydride sulfureux dans l'air à l'aide d'un catalyseur à base de pentoxyde de vanadium.
À l'instar de l'ammoniac, l'une des principales utilisations de l'acide sulfurique est la production d'engrais. La farine de phosphate et d'os d'animaux peut être utilisée pour produire du «superphosphate» - phosphate monocalcique - par la réaction suivante: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 -> 2 CaSOs> 4 + Ca (H 2 PO 4 ) 2 . L'acide sulfurique et l'ammoniac peuvent également être combinés pour donner le sel sulfate d'ammonium: 2NH 3 + H 2 SO 4 -> (NH 4 ) 2SO 4 . Ce sel est un engrais important qui agit à la fois comme source d’azote et de soufre et contribue à abaisser le pH des sols alcalins.
L’industrie des explosifs est un autre lien entre l’ammoniac et l’acide sulfurique. Presque tous les explosifs commerciaux et militaires sont des composés organiques nitrés, tels que le trinitrotoluène (TNT). Le processus de nitration implique le remplacement des groupes hydroxyle (OH) dans le composé organique par des groupes nitro (NO 2 ) et est généralement réalisé en traitant le composé avec un mélange d'acides nitrique et sulfurique. Ce mélange fournit les ions nitronium (NO 2 + ) pour le processus de nitration. L'ammoniac est la principale matière première utilisée dans la production d'acide nitrique.
L'ammoniac et l'acide sulfurique sont également des polluants présents dans l'atmosphère. L'acide sulfurique provient de l'oxydation naturelle du dioxyde de soufre résultant de la combustion de combustibles fossiles et de l'activité volcanique. L'ammoniac provient de la décomposition de matières organiques contenant de l'azote. Les deux peuvent se combiner dans l'atmosphère pour produire des particules de sulfate d'ammonium par la même réaction que dans la production industrielle de ce composé, ou pour produire du sulfate d'hydrogène d'ammonium - également appelé bisulfate d'ammonium - par la réaction NH 3 + H 2 SO 4 - > (NH 4 ) HSO 4 . Ces composés sont très solubles dans l’eau et ont donc tendance à absorber la vapeur d’eau atmosphérique, ce qui les oblige à jouer le rôle de noyaux de condensation; avec d'autres composés particulaires présents dans l'atmosphère, naturels et synthétiques, ils sont considérés comme un facteur important dans la formation des nuages.