Ammoniumnitrat – Synthese aus Ammoniaklösung

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Normalerweise gewinnt man in der Szene das Ammoniumnitrat aus Kunstdünger, allerdings gibt es auch den Weg der Synthese über Ammoniak. Dieser ist aufwendiger und teuerer, bietet aber hochreines Ammoniumnitrat und lässt sich gut verwenden, um die einfachen chemischen Grundschritte zu trainieren.

Ammoniumnitrat ist wohl der wichtigste Grundstoff für die Herstellung von Düngemitteln und Sprengstoffen.  Es bildet feine weiße Kristalle, ist aber sehr stark hygroskopisch, es zieht also Wasser aus der Luft an. Beim erhitzen über 170°C zerfällt es in Wasser und Lachgas.

 

Auch ohne Zusätze kann Ammoniumnitrat als eigenständiger Sprengstoff gezündet werden, allerdings nur mit starkem Booster. Effizienter sind die Abwandlungen wie ANFO, Ammonal, ANC oder ANNM.

 

Warnhinweise
– Ammoniak ist reizend, auf keinen Fall einatmen!
– Salpetersäure ist ätzend, seine Dämpfe reizend, nur unter einem Abzug verwenden
– Bei der Reaktion entstehende Dämpfe dürfen auf keinen Fall eingeatmet werden!!

 

Stoffdaten
– Trivialnamen: Ammonsalpeter, brennbarer Salpeter
– Summenformel:NH4NO3
– CAS-Nummer: 6484-52-2
– Molare Masse: 80,04g/mol
– Aggregatzustand:  fest
– Dichte: 1,73g/cm3
– Schmelzpunkt:  169,6°C
– Löslichkeit: 208,9g bei 25 °C

 

Theoretische Grundlagen
Ammoniak   +        Salpetersäure   = Ammoniumnitrat

NH3             +           HNO3            = NH4NO3

17,03g/mol   +        63,01g/mol       =  80,04g/mol

80,04g/mol                                      =  80,04g/mol

 

Probe erfolgreich, allerdings ist das natürlich wieder mit hoko HNO3 und Ammoniak gerechnet, für die praktische Anwendung kann es man wie folgt umrechnen:
 

Ammoniak:  17,03g / 0,25 = 68,12g Ammoniaklösung (25%)
Salpetersäure:  63,01g /  0,60 =  105g Salpetersäure (60%)

 

Dies sind eher grobe Umrechnungen, sie erfüllen aber dieses sehr gut ihren Zweck vor allem da das überschüssige Ammoniak leicht ausgetrieben werden kann, also:

 

NH3                   +   HNO3                   =      NH4NO3

 

68,12g Ammoniaklösung (25%) +   105g Salpetersäure (60%)  = 80,04g Ammoniumnitrat

 

Außerdem verdoppeln wir mal die Mengen um die Synthese ein wenig preiswerter zu machen

 

Materialien
– Zweihals- Rundkolben  1000ml + Korkring
– Tropftricher
– Laborthermometer
– Magnetrührer + Rührfisch
– Becherglas 600ml
– PH Streifen oder Messgerät

Auch bei diesem Versuch sind die von mir verwendeten Materialien eher das optimale was man verwenden kann. Ihr könnt die Synthese auch in einem einfachen Becherglas ohne Tropftrichter und Magnetrührer etc. durchführen. Achtet aber immer darauf das der Grundaufbau stimmt.

 

Chemikalien
– 136,24g Ammoniaklösung (25%)
– 210g Salpetersäure (60%)

 

 

Durchführung
1) Zuerst baut man die Grundkonstruktion auf, in diesem Fall einen Zweihals- Rundkolben  1000ml auf einem Korkring. Beides kommt auf einen Magnetrührer. Auf dem Senkrechten Hals wird ein Tropftrichter plaziert.

 

 

2) Nun wird die Ammoniaklösung in den Rundkolben gegeben, und ein Rührfisch hinzu gefügt. Der Tropftrichter wird mit der Salpetersäure befüllt.

 

3) Unter ständigem Rühren wird und tropfenweise die Salpetersäure hinzugefügt. Dabei entsteht ein feiner weißer Nebel der den Kolben einhüllt. Die Temperatur der Reaktion sollte unter 90°C gehalten werden, notfalls einfach die Zugabe für kurze Zeit stoppen.

        
Diese Dämpfe dürfen auf keinen Fall eingeatmet werden.  Nur im Freien oder unter dem Abzug arbeiten! Die Dämpfe sind gut zu sehen und werden in Massen produziert, passt auf wer sie bemerken kann, sonst ruft eventuell jemand die Feuerwehr!

 

4) Nach vollständiger Hinzugabe der Salpetersäure sollte die Lösung neutral bis leicht basisch sein. Am besten testet man es mit einem Ph-Streifen, notfalls noch etwas mehr des jeweiligen Äquivalents hinzu geben.

 

5) Die Lösung wird in ein 600ml Becherglas gegeben und bei ca. 140°C eingedampft. Wir verfolgen wie beim auskochen aus dem normalen Stickstoffdünger, eindampfen, kristallisieren lassen, im Backofen trocknen. Durch umkristalliseren kann natürlich nochmals gereinigt werden.

 

        

 

Praktische Ausbeute
135g Ammoniumnitrat, da sind  84% der Theorie

 

Anmerkung
Mein Ammoniumnitrat hat noch sehr nach Ammoniak gestunken, ich tippe darauf, das man einen gewissen Überschuss an Salpetersäure verwenden muss, um es zu entfernen und noch mehr AN zu bilden. Dann dürfte auch die Ausbeute höher ausfallen. Ich werde die Synthese auf jeden Fall noch mal machen und dann hier berichten.