Qual è la connessione tra ammoniaca e acido solforico?
L'ammoniaca e l'acido solforico sono due dei prodotti chimici più utilizzati e sono prodotti in grandi quantità in tutto il mondo. Entrambi hanno una varietà di usi, ma la principale connessione tra ammoniaca e acido solforico è dovuta al loro uso nell'industria dei fertilizzanti. L'ammoniaca viene utilizzata per la produzione di numerosi fertilizzanti, come urea, solfato di ammonio, nitrato di ammonio e, indirettamente, altri fertilizzanti nitrati. L'acido solforico viene utilizzato nella produzione di fertilizzanti “superfosfati” e solfato di ammonio, prodotto combinandolo con ammoniaca.
La produzione industriale di ammoniaca (NH 3 ) viene effettuata principalmente dal processo Haber-Bosch, in cui l'idrogeno e l'azoto vengono combinati direttamente mediante riscaldamento sotto pressione con un catalizzatore, generalmente una miscela di ossidi di ferro. La maggior parte dell'ammoniaca viene utilizzata nella produzione di fertilizzanti. L'ossidazione catalitica dell'ammoniaca in biossido di azoto (NO 2 ) è oggi il principale processo industriale per la produzione di acido nitrico, che viene utilizzato nella produzione di fertilizzanti nitrati come ammonio, sodio e nitrato di potassio. Il termine "ammoniaca", in senso stretto, si riferisce al composto puro, che è un gas a temperatura ambiente; tuttavia, il termine è spesso usato per indicare una soluzione di ammoniaca gassosa nell'acqua.
Esistono due processi principali per la produzione industriale di acido solforico. Il primo ad essere introdotto riguarda l'ossidazione del biossido di zolfo - prodotto dalla combustione dello zolfo o dal riscaldamento di minerali contenenti zolfo - dal biossido di azoto (NO 2 ) attraverso la reazione: SO 2 + NO 2 -> SO 3 + NO. L'ossido nitrico (NO) prodotto dalla reazione viene ossidato nuovamente a NO 2 a contatto con l'aria e quindi può essere riciclato.
L'ammoniaca è la fonte di NO 2 per questa reazione, prodotta dall'ossidazione catalitica secondo il processo di produzione dell'acido nitrico. Il triossido di zolfo viene quindi combinato con acqua per produrre acido solforico. La maggior parte dell'acido solforico prodotto oggi, tuttavia, deriva dall'ossidazione del biossido di zolfo nell'aria mediante un catalizzatore di pentossido di vanadio.
Come l'ammoniaca, uno dei principali usi dell'acido solforico è la produzione di fertilizzanti. La farina di fosfato e ossa di animali può essere utilizzata per produrre "superfosfato" - fosfato monocalcico - mediante la reazione: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 -> 2CaSOsub> 4 + Ca (H 2 PO 4 ) 2 . L'acido solforico e l'ammoniaca possono anche essere combinati per dare il sale solfato di ammonio: 2NH 3 + H 2 SO 4 -> (NH 4 ) 2SO 4 . Questo sale è un fertilizzante importante, che funge da fonte di azoto e zolfo e contribuisce a ridurre il pH dei suoli alcalini.
Un altro collegamento tra ammoniaca e acido solforico è nell'industria degli esplosivi. Quasi tutti gli esplosivi commerciali e militari sono composti organici nitrati, come il trinitrotoluene (TNT). Il processo di nitrazione prevede la sostituzione di gruppi ossidrilici (OH) nel composto organico con gruppi nitro (NO 2 ) e di solito viene effettuato trattando il composto con una miscela di acidi nitrico e solforico. Questa miscela fornisce gli ioni nitronio (NO 2 + ) per il processo di nitrazione. L'ammoniaca è la principale materia prima utilizzata nella produzione di acido nitrico.
L'ammoniaca e l'acido solforico si trovano anche come inquinanti nell'atmosfera. L'acido solforico deriva dalla naturale ossidazione del biossido di zolfo prodotto dalla combustione di combustibili fossili e dall'attività vulcanica. L'ammoniaca proviene dal decadimento di materiali organici contenenti azoto. I due possono combinarsi nell'atmosfera per produrre particelle di solfato di ammonio con la stessa reazione della produzione industriale di questo composto, o per produrre idrogeno solfato di ammonio - noto anche come ammonio bisolfato - dalla reazione NH 3 + H 2 SO 4 - > (NH 4 ) HSO 4 . Questi composti sono molto solubili in acqua e quindi tendono ad assorbire il vapore acqueo atmosferico, facendoli agire da nuclei di condensazione; insieme ad altri composti particolati nell'atmosfera, naturali e artificiali, si pensa che siano un fattore importante nella formazione delle nuvole.