Ammonsalpeter
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Inhaltsverzeichnis
Ammoniumnitrat,
Ammoniumnitrat (Ammonsalpeter) NH4NO3
- MG: 80,04 g/mol
- Dichte: 1,73 g/cm3
- Wasserlöslichkeit: bei 20°C 1183 g/l, bei 100°C 8710 g/l
- Schmelztemperatur: 169,5 °C
Eigenschaften:
Ammoniumnitrat bildet farblose, durchsichtige Kristalle, die an der Luft zerfließen. Beim Lösen in Wasser kühlt sich die Lösung stark ab. Beim vorsichtigen Erwärmen über die Schmelztemperatur zerfällt Ammoniumnitrat in Distickstoffoxid (Lachgas) und Wasser:
NH4NO3 -----> N2O + 2H2O DHR = -124 kJ/mol
Beim plötzlichen, schnellen Erhitzen oder durch Initialzündung, z.B. mit Dynamit explodiert es heftig.
Herstellung:
Die Herstellung erfolgt am einfachsten durch das Einleiten von Ammoniakgas in 40%ige Salpetersäure:
HNO3 + NH3 -----> NH4NO3
Man kann auch Ammoniaklösung mit Salpetersäure zusammenbringen.
Verwendung:
Aus Ammoniumnitrat wird Lachgas hergestellt. Der größte Anteil dient jedoch zur Herstellung von Düngemitteln, aufgrund der Explosionsgefahr meist in Mischung mit Kaliumchlorid (Kalkammonsalpeter). Ein geringerer Anteil wird zur Herstellung von Sprengstoffen für den Bergbau verwendet. Eine große Katastrophe fand 1921 in Oppau statt, nachdem man ein festgebackenes Gemisch aus 4500 Tonnen Ammoniumnitrat und Ammoniumsulfat mit Dynamit lockern wollte. Das Ammoniumnitrat explodierte und es ereignete sich eine der größten Explosionskatastrophen in der Geschichte der Chemieindustrie: 500 Menschen kamen ums Leben, und ein großer Teil der Fabrik und der umliegenden Gebäude wurden zerstört. Eine andere schwere Explosions-Katastrophe mit Ammoniumnitrat fand am 21.9.2001 in Toulouse statt.
Bekannt als der ideale Stickstoffdünger, ist ein recht wirksamer Explosivstoff, wenn er mit einer Sprengkapsel zur Explosion gebracht wird. Erhitzt man Ammonsalpeter vorsichtig auf etwa 170 bis 260øC, zersetzt es sich in Lachgas und Wasser. Vorher schmilzt er jedoch und kann in Formen gegossen werden. Ammoniumnitrat ist ein vielseitiger und äußerst interessanter Rohstoff. Er kann sowohl in reiner Form (was recht teuer ist) oder in Form von Ammonsalpeterdünger (50kg für ca. 25DM) beschafft werden, wobei letzterer mit einem geringen Anteil Kalk vermischt ist.
1. Reinigung des Düngers
Um den Kalk wenigstens zum größten Teil aus dem Ammondünger zu ent fernen, löst man ihn bis zur Sättigung in Wasser. Den Kalk läßt man dann absinken und schöpft die Ammoniumnitrat-Lösung ab.Diese dampft man dann ein oder, wenn man höhere Reinheit braucht, wiederholt man die Prozedur.
2. Verwendung von Ammoniumnitrat als Syntheserohstoff
Ammonsalpeter kann zunächst als Rohstoff zur Herstellung anderer Stoffe benutzt werden.
A. Synthese von Natriumnitrat (Chilesalpeter)
Man löst 954g Natriumnitrat und 465.1g Natriumhydroxid in Wasser und läßt es reagieren. Es entstehen 209.7g Ammoniak, 209.5g Wasser und 1000g Natriumnitrat, welches für Schwarzpulver oder zur Salpetersäuresynthese verwendet werden kann.
B. Synthese von Salpetersäure
Man mischt konzentrierte Schwefelsäure mit Ammonsalpeter nach der Gleichung: 2 NH4NO3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4 + 2 HNO3.
Man wartet, bis der Salpeter sich in der Schwefelsäure gelöst hat, dann erhitzt man das Gemisch. Das entstehende Gas ist Salpetersäure, welches nun in einem Kühler verflüssigt wird. Die entstehende Säure ist hoch- konzentriert und kann zur Nitrierung verwendet werden.
C. Ammoniumnitrat als Sprengstoff
Ammoniumnitrat pur,
Reiner Ammonsalpeter und auch schon der Dünger können heftig explodieren,wenn man eine größere Menge mit einer kleineren Sprengladung zündet. Bei der Detonation des Ammoniumnitrats wird gasförmiger Sauerstoff frei.
Als Zündsprengladung eignen sich vor allem Nitropenta oder Azeton Peroxid mit Kaliumpermanganat.Zur Aufbereitung schmilzt man das Ammoniumnitrat und läßt es z.B. in einer Konservendose erstarren. Nun bohrt man ein Loch in die Mitte und bringt hier die Zündkapsel an.
Ammoniumnitrat mit Flüssigkeiten
Man kann Ammoniumnitrat wegen seiner Sauerstoffabgabe auch noch mit flüssigen Kohlenstoffträgern mischen, die dann vom Stoff aufgesaugt werden. Man nimmt z.B. folgende Stoffe: - 6 % Dieselöl - 4-6 % Nitroglycol - 4-6 % Nitroglyzerin
Die letzten beiden Stoffe fördern noch die schnelle Detonation.
Ammoniumnitrat mit Feststoffen
Da bei der Zersetzung vom Ammonsalpeter 20 Gewichtsprozent Sauerstoff freiwerden, kann man auch feste, oxidierbare Substanzen beimengen. Es eignen sich z.B. Pikrinsäure (die auch detoniert, dabei aber nicht vollständig oxidiert wird) und andere Nitrokörper.
AMMON-GELITE
Ersetzt man in Dynamiten den Natronsalpeter durch Ammonsalpeter und das Nitroglycerin durch Nitroglykol, so erhält man gelatinöse Ammonsalpetersprengstoffe, die in ihrer Wirkung dem Dynamit gleichwertig sind, gegenüber Schlag und Erhitzung aber eine höhere Sicherheit als Sprenggelatine und Dynamite aufweisen. Von diesem Sprengstofftyp sind Ammon-Gelite 1, 2 und 3 im Handel, von denen der erste den höchsten Nitroglykolgehalt von etwa 40% hat und am sprengkräftigsten ist.
AMMONSALPETERSPRENGSTOFFE
Ammoniumnitrat ist zwar ein explosionsfähiger Stoff, die Explosion ist aber so schwer auszulösen, das zur Sensibilisierung 4-6% Sprengöl (Donarit) oder 5-12% Trinitrotoluol (Ammonit) zugesetzt werden müssen. Ausserdem wird zur Erhöhung der Sprengleistung so viel verbrennliche Substanz, z.B. Holzmehl, Dinitrotoluol oder Aluminium, zugegeben, dass der überschüssige Sauerstoff des Ammonsalpeters zu ihrer vollständigen Verbrennung gerade ausreicht.
HERSTELLUNG
Zur Herstellung der Ammonsalpetersprengstoffe wird der gemahlene Ammonsalpeter mit den anderen Bestandteilen in besonders für Sprengstoffe entwickelten Mischmaschinen von Werner Pfleiderer mit zwei horizontalen Rührwellen gemischt. Der fertige Sprengstoff wird meist in zylindrische Papierhülsen oder Patronen eingefüllt. Der kleinste Durchmesser beträgt 25 mm, die Länge 12 oder 24 cm, in Ausnahmefällen auch mehr.
Alle Ammonsalpetersprengstoffe sind gegen Schlag, Reibung und Flammenzündung verhältnismässig unempfindlich und sind daher zum Eisenbahnversand als Stückgut zugelassen.
INSENSIBLE SPRENGSTOFFE
Wesentlich beeinflusst durch die Bohrtechnik wurden neuartige Sprengverfahren entwickelt, bei denen zahlreiche grosskalibrige, mit nicht-kapselempfindlichem Sprengstoff gefüllte Patronen in sogenannten Grossbohrlöchern auf einmal mit Hilfe sogenannter Zündladungen oder Primer (eine oder mehrere Patronen kapselempfindlicher Sprengstoffe) zur Detonation gebracht werden. Namentlich in den USA ist unter dem Begriff „blasting agent“ ein besonderer Sprengstofftyp geschaffen worden, der auf Grund seiner Nicht-Kapselempfindlichkeit erleichterten Transportvorschriften unterliegt. Derartige Sprengstoffe, im wesentlichen aus Ammonsalpeter und etwa 15% Dinitrotoluol bestehend, sind unter dem Sammelbegriff Nitrocarbonitate bekannt geworden und werden unter Namen Nitramon, Dynamon, Nitramex vertrieben.
Bei trockenen Bedingungen im Bohrloch oder bei wasserdichter Patronierung reichen zum Sprengen in Grossbohrlöchern oft auch einfache Gemische aus Ammonsalpeter und verbrennbaren Bestandteilen, wie Kohlepulver, Holzmehl oder flüssige Kohlenwasserstoffe, aus. Solche Gemische sind schon im grundlegenden Patent von Norrbin und Ohlsson (1867) genannt, wurden jedoch unter dem Namen Acremit erst in letzter Zeit, begünstigt durch die oben geschilderten Sprengverfahren, namentlich in USA propagiert. Auch bei kleineren Bohrdurchmessern (etwa 32mm) sind solche Gemische verwendbar, wenn sie unpatroniert, lose eingebracht und mit einer Schlagpatrone aus einer kapselempfindlichen Sprengstoff gezündet werden. Ammonsalpeter-Kohlenwasserstoffgemische werden in der BRD als Ammonex und als Andex vertrieben.
Ammonsalpeter kann auch in Form wässriger Aufschlämmungen angewandt werden: in konzentrierter (etwa 65%ig), mit Geliermitteln angedickter Ammonsalpeterlösung wird weiterer Ammonsalpeter und Trinitrotoluol bis zu einer pastenartigen Konsistenz eingerührt. Solche Gemische sind in Grossbohrlöchern mit kräftigen Primerladungen detonierbar.
ANFO-Sprengstoff
Ammoniumnitrat (NH4NO3) ist ein wichtiger Rohstoff für fast alle gewerblichen Sprengstoffe. Seine Fähigkeit zusammen mit verbrennlichen Anteilen, wie z.B. Öl, einen Explosivstoff zu bilden, war zwar schon lange bekannt, konnte allerdings erst ab den 60er Jahren kommerziell richtig genutzt werden. Danach setzt sich dieser Sprengstoff mit der Bezeichnung ANFO, stehend für Ammonium-Nitrate Fuel Oil, auf der ganzen Welt durch und hat heute einen Marktanteil von etwa 80%. Der Grund sind die einfache und billige Produktion, die hohe Sicherheit und die gut variierbare Sprengkraft. Ein gewichtiger Nachteil ist jedoch die hygroskopität des Salzes Ammoniumnitrat. Dies kann jedoch als Vorteil benutzt werden, wenn man die Sprengkraft senken möchte, zum Beispiel für die Verwendung unter Tage, wo die Sprengstoffe stark abgeschwächt werden müssen, damit nicht eventuell in der Luft vorhandenes Methan entzündet wird. Dazu wird ganz einfach Wasser beigefügt. Zur Verstärkung der Sprengkraft wird Aluminiumpulver zugegeben. Auch wenn das Gemisch wie eine Kunststoffmasse aussieht handelt es sich bei ANFO nicht um einen Plastiksprengstoff sondern um eine eigene Sprengstoffgruppe. Bei einem Gemisch aus Ammoniumnitrat und Aluminium, jedoch ohne Öl, wird von ANAl (Ammonium nitrate aluminium) Sprengstoff gesprochen.
Ammoniumnitrat alleine ist nicht explosiv. Selbst bei einer Menge von 4kg braucht es eine Initialladung mit einer Sprengkraft von 200g Nitroglyzerin um es zur Detonation zu bringen. Mit einem Treibstoff, z.B. Öl oder Aluminiumpulver, kann es jedoch in beinahe jeder beliebigen Menge ohne grosse Initialladung gezündet werden. In der Regel reicht eine handelsübliche Zündkapsel, ein Blasting cap #8.
Doch ANFO wird nicht nur kommerziell bei Gebäudesprengungen oder im Bergbau genutzt, sondern leider auch bei terroristischen Aktivitäten. Seine einfache und billige Produktion ermöglichen es jedem eine Bombe daraus zu bauen. Als Beispiel für die enorme Wirkung möchte ich nochmals die Oklahoma-Bombe in Erinnerung rufen. Terroristen verwenden in der Regel kein reines Ammoniumnitrat sondern Kunstdünger mit hohem Stickstoffanteil, da dieser sehr einfach zu besorgen ist.
Autor: Christian Letsch
