अमोनियम नाइट्रेट

अमोनियम नाइट्रेट रासायनिक सूत्र वाला NH4NO3 एक रासायनिक यौगिक है| यह एक सफेद स्फटिकीय लवण है जिसमें अमोनियम और नाइट्रेट के आयन होते हैं। यह जल में अत्यधिक घुलनशील और एक ठोस के रूप में आर्द्रताग्राही है, यद्यपि यह हाइड्रेट नहीं बनाता है। यह मुख्य रूप से कृषि में उच्च नाइट्रोजन उर्वरक के रूप में उपयोग किया जाता है। 2017 में वैश्विक उत्पादन 21.6 मिलियन टन अनुमानित था।

इसका अन्य प्रमुख उपयोग खनन, उत्खनन और सिविल(नागरिक) निर्माण में प्रयुक्त विस्फोटक मिश्रण के एक घटक के रूप में है। यह ANFO का प्रमुख घटक है, जो एक लोकप्रिय औद्योगिक विस्फोटक है, जो उत्तरी अमेरिका में उपयोग किए जाने वाले विस्फोटकों का 80% है; सुधारे हुए विस्फोटक उपकरण में इसी तरह के सूत्रीकरण का इस्तेमाल किया गया है।

इसके दुरूपयोग की संभावना को लेकर चिंताओं के कारण कई देश उपभोक्ता अनुप्रयोगों में इसके उपयोग को चरणबद्ध तरीके से समाप्त कर रहे हैं। 20वीं सदी की शुरुआत से दुर्घटनावश अमोनियम नाइट्रेट के विस्फोटों में हजारों लोग मारे गए हैं।

घटना
अमोनियम नाइट्रेट प्राकृतिक खनिज ग्विहाबाइट(जिसे पहले नाइट्रामाइट के रूप में जाना जाता था) के रूप में पाया जाता है - साल्टपीटर(शोरा) का अमोनियम एनालॉग (खनिज नाम: नाइटर) - चिली में अटाकामा रेगिस्तान के सबसे शुष्क क्षेत्रों में, प्रायः जमीन पर पपड़ी के रूप में या अन्य नाइट्रेट, आयोडेट और हैलाइड खनिज के संयोजन में। अमोनियम नाइट्रेट का खनन तब तक किया गया जब तक कि हैबर-बॉश अभिक्रियाओं ने वायुमंडलीय नाइट्रोजन से नाइट्रेट को संश्लेषित करना संभव नहीं बना दिया, इस प्रकार नाइट्रेट खनन अप्रचलित हो गया।

उत्पादन, अभिक्रिया और स्फटिकीय चरण
अमोनियम नाइट्रेट के औद्योगिक उत्पादन में नाइट्रिक अम्ल के साथ अमोनिया की अम्ल-क्षार अभिक्रिया होती है:
 * HNO3 + NH3 → NH4NO3

इस अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक अमोनिया नाइट्रोजन और हाइड्रोजन से हेबर अभिक्रियाओं द्वारा प्राप्त की जाती है। हैबर अभिक्रियाओं द्वारा उत्पादित अमोनिया को ओस्टवाल्ड अभिक्रियाओं द्वारा नाइट्रिक अम्ल में ऑक्सीकृत किया जा सकता है। अमोनिया अपने निर्जल रूप (एक गैस) में प्रयोग किया जाता है और नाइट्रिक अम्ल केंद्रित होता है। इसकी अत्यधिक उष्माक्षेपी प्रकृति के कारण अभिक्रिया हिंसक है। घोल बनने के बाद, समान्यता लगभग 83% सांद्रता पर, ग्रेड के आधार पर 95% से 99.9% सांद्रता (AN पिघल) की अमोनियम नाइट्रेट (AN) सामग्री छोड़ने के लिए अतिरिक्त जल वाष्पित हो जाता है। AN गलाक को फिर एक स्प्रे टॉवर में प्रिल्स या छोटे मोतियों में बनाया जाता है, या एक घूर्णन ड्रम में छिड़काव और लुढ़क कर कणिकाओं में बनाया जाता है। प्रिल्स या कणिकाओं को और सुखाया जा सकता है, ठंडा किया जा सकता है, और फिर कोकिंग को रोकने के लिए लेपित किया जा सकता है। ये प्रिल या कणिकाओं वाणिज्य में विशिष्ट AN उत्पाद हैं।

एक अन्य उत्पादन विधि नाइट्रोफॉस्फेट अभिक्रियाओं का एक रूप है:


 * Ca(NO3)2 + 2 NH3 + CO2 + H2O → 2 NH4NO3 + CaCO3

उत्पादों, कैल्शियम कार्बोनेट और अमोनियम नाइट्रेट को अलग से शुद्ध किया जा सकता है या कैल्शियम अमोनियम नाइट्रेट के रूप में संयुक्त रूप से बेचा जा सकता है।

अमोनियम नाइट्रेट को मेटाथिसिस प्रतिक्रियाओं के माध्यम से भी बनाया जा सकता है:
 * (NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → 2 NH4NO3 + BaSO4
 * NH4Cl + AgNO3 → NH4NO3 + AgCl

अभिक्रियाएं
चूंकि अमोनियम नाइट्रेट एक लवण (रसायन) है, दोनों धनायन, NH4+, और आयन, NO3-, रासायनिक अभिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं।

ठोस अमोनियम नाइट्रेट गर्म करने पर विघटित हो जाता है। लगभग 300°C से कम तापमान पर, अपघटन मुख्य रूप से नाइट्रस ऑक्साइड और जल का उत्पादन करता है:


 * NH4NO3 → N2O + 2 H2O

उच्च तापमान पर, निम्नलिखित अभिक्रिया प्रबल होती है।
 * 2 NH4NO3 → 2 N2 + O2 + 4 H2O

दोनों अपघटन अभिक्रियाएँ ऊष्माक्षेपी हैं और उनके उत्पाद गैस हैं। कुछ शर्तों के तहत, यह एक भगोड़ा अभिक्रिया का कारण बन सकता है, जिसमें अपघटन अभिक्रियाओं विस्फोटक हो जाती है। विवरण के लिए (आपदा) देखें। कई अमोनियम नाइट्रेट आपदाएं, जिनमें जानमाल का नुकसान हुआ है, हुई हैं।

विस्फोट के बादल में लाल-नारंगी रंग नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, एक द्वितीयक अभिक्रिया उत्पाद के कारण होती है।

स्फटिकीय अवस्थाएँ
अमोनियम नाइट्रेट के कई स्फटिकीय चरण देखे गए हैं। निम्नलिखित वायुमंडलीय दबाव में होते हैं।


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! चरण ! तापमान(°C) ! समरूपता दुनिया के कई हिस्सों में β-विषमकोण से α-विषमकोण रूप (32.3 डिग्री सेल्सियस पर) के बीच संक्रमण परिवेश के तापमान पर होता है। इन रूपों में घनत्व में 3.6% का अंतर होता है और इसलिए उनके बीच संक्रमण से आयतन में परिवर्तन होता है। इसका एक व्यावहारिक परिणाम यह है कि अमोनियम नाइट्रेट को एक ठोस रॉकेट मोटर प्रणोदक के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इसमें दरारें पड़ जाती हैं। स्थिर अमोनियम नाइट्रेट (PSAN) को इसके घोल के रूप में विकसित किया गया था और इसमें धातु हलाइड्स स्टेबलाइज़र(स्थिरिकारी) सम्मलित हैं, जो घनत्व में उतार-चढ़ाव को रोकते हैं।
 * (द्रव)
 * (उपरोक्त 169.6)
 * I
 * 169.6 to 125.2
 * घन
 * II
 * 125.2 to 84.2
 * चतुर्भुज
 * III
 * 84.2 to 32.3
 * α-विषमकोण
 * IV
 * 32.3 to −16.8
 * β-विषमकोण
 * V
 * -16.8 से नीचे
 * चतुर्भुज
 * }
 * 32.3 to −16.8
 * β-विषमकोण
 * V
 * -16.8 से नीचे
 * चतुर्भुज
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उर्वरक
अमोनियम नाइट्रेट NPK का मूल्यांकन 34-0-0 (34% नाइट्रोजन) के साथ एक महत्वपूर्ण उर्वरक है। यह यूरिया (46-0-0) से कम केंद्रित है, अमोनियम नाइट्रेट को थोड़ा सा परिवहन नुकसान देता है। यूरिया पर अमोनियम नाइट्रेट का लाभ यह है कि यह अधिक स्थिर है और वातावरण में तेजी से नाइट्रोजन नहीं खोता है।

विस्फोटक
TNT जैसे विस्फोटक या एल्यूमीनियम पाउडर या ईंधन तेल जैसे ईंधन के साथ संयुक्त होने पर अमोनियम नाइट्रेट अलग-अलग गुणों के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाता है। अमोनियम नाइट्रेट वाले विस्फोटकों के उदाहरणों में सम्मलित हैं:


 * एस्ट्रोलाइट (अमोनियम नाइट्रेट और हाइड्राज़ीन रॉकेट ईंधन)
 * ऐमाटोल (अमोनियम नाइट्रेट और TNT)
 * अमोनल-एक प्रकार की बारूद (अमोनियम नाइट्रेट और एल्यूमीनियम पाउडर)
 * अमेटेक्स (अमोनियम नाइट्रेट, TNT और RDX)
 * ANFO (अमोनियम नाइट्रेट और ईंधन तेल)
 * DBX (अमोनियम नाइट्रेट, RDX, TNT और एल्यूमीनियम पाउडर)
 * टोवेक्स (अमोनियम नाइट्रेट और मिथाइल अमोनियम नाइट्रेट)
 * मिनोल (विस्फोटक) (अमोनियम नाइट्रेट, TNT और एल्यूमीनियम पाउडर)
 * गोमा-2 (अमोनियम नाइट्रेट, नाइट्रोग्लाइकोल, नाइट्रोसेल्युलोज़, डाईब्यूटाइल फथैलेट और ईंधन)

ईंधन तेल के साथ मिश्रण
ANFO 94% अमोनियम नाइट्रेट (AN) और 6% ईंधन तेल (FO) का मिश्रण है जिसका व्यापक रूप से थोक औद्योगिक विस्फोटक के रूप में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग कोयला खनन, उत्खनन, धातु खनन, और सिविल निर्माण में अनावश्यक अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां ANFO की कम लागत, सापेक्ष सुरक्षा और उपयोग में आसानी के फायदे पारंपरिक औद्योगिक विस्फोटकों द्वारा प्रदान किए गए लाभों से अधिक मायने रखते हैं जैसे जल प्रतिरोध, ऑक्सीजन संतुलन, उच्च विस्फोट वेग, और छोटे व्यास में प्रदर्शन।

आतंकवाद
मैडिसन, विस्कॉन्सिन, 1970 में स्टर्लिंग हॉल बम विस्फोट, 1995 में ओक्लाहोमा सिटी बमबारी, 2011 दिल्ली बम विस्फोट, ओस्लो में 2011 में बमबारी और 2013 हैदराबाद विस्फोट में अमोनियम नाइट्रेट-आधारित विस्फोटकों का उपयोग किया गया था।

नवंबर 2009 में, पाकिस्तान के उत्तर पश्चिम सीमांत प्रांत (NWFP) की सरकार ने पूर्व मलाकंद संभाग में अमोनियम सल्फेट, अमोनियम नाइट्रेट और कैल्शियम अमोनियम नाइट्रेट उर्वरकों पर प्रतिबंध लगा दिया – NWFP के अपर दिर, निचले दिर, स्वात, चित्राल, और मलकंद जिला जिले सम्मलित हैं - उन रिपोर्टों के बाद कि उन रसायनों का उपयोग उग्रवादियों द्वारा विस्फोटक बनाने के लिए किया गया था। इन प्रतिबंधों के कारण, पोटेशियम क्लोरेट – वह सामग्री जो सुरक्षा माचिस को आग पकड़ने की अनुमति देती है – उग्रवादियों की पसंद के विस्फोटक के रूप में उर्वरक को पार कर गया है।

आला उपयोग
कुछ तत्काल ठंडे पैक में अमोनियम नाइट्रेट का उपयोग किया जाता है, क्योंकि जल में इसका विघटन अत्यधिक उष्माशोषी होता है। 2021 में, सऊदी अरब में किंग अब्दुल्ला विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय ने ग्रिड से हट कर शीतलक प्रणाली और शीतलक के रूप में जल में अमोनियम नाइट्रेट को घोलने की क्षमता का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किए। उन्होंने सुझाव दिया कि गंभीर वातावरण में जल की बर्बादी से बचने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करके जल को आसुत और पुन: उपयोग किया जा सकता है।

सेय क बार इस्तेमाल किया गया था, स्वतंत्र रूप से विस्फोटक ईंधन जैसे गुआनाइडिन नाइट्रेट के संयोजन में,  टकाटा निगम द्वारा निर्मित एयरबैग के इनफ्लेटर्स में 5-एमिनोटेट्राज़ोल के लिए एक सस्ता (लेकिन कम स्थिर) विकल्प के रूप में, जिसे 14 लोगों की हत्या के बाद असुरक्षित के रूप में वापस बुलाया गया था।

सुरक्षा, हैंडलिंग और भंडारण
अमोनियम नाइट्रेट के भंडारण और प्रबंधन के लिए कई सुरक्षा दिशानिर्देश उपलब्ध हैं। स्वास्थ्य और सुरक्षा आंकड़े आपूर्तिकर्ताओं और विभिन्न सरकारों से उपलब्ध सुरक्षा आंकड़े पत्रक पर दिखाए जाते हैं।

शुद्ध अमोनियम नाइट्रेट जलता नहीं है, लेकिन एक मजबूत आक्सीकारक के रूप में, यह कार्बनिक (और कुछ अकार्बनिक) सामग्री के दहन का समर्थन करता है और तेज करता है। इसे ज्वलनशील पदार्थों के पास नहीं रखना चाहिए।

जबकि अमोनियम नाइट्रेट कई परिस्थितियों में परिवेश के तापमान और दबाव पर स्थिर है, यह एक मजबूत दीक्षा आवेश से विस्फोट कर सकता है। इसे उच्च विस्फोटक या विस्फोट करने वाले एजेंट के पास संग्रहित नहीं किया जाना चाहिए।

पिघला हुआ अमोनियम नाइट्रेट झटके और विस्फोट के प्रति बहुत संवेदनशील होता है, खासकर अगर यह दहनशील, ज्वलनशील तरल पदार्थ, अम्ल, क्लोरेट, क्लोराइड, सल्फर, धातु, लकड़ी का कोयला और चूरा जैसी असंगत सामग्रियों से दूषित हो जाता है।

क्लोरट, खनिज अम्ल और धातु सल्फाइड जैसे कुछ पदार्थों के संपर्क में आने से आस-पास की ज्वलनशील सामग्री को प्रज्वलित करने या विस्फोट करने में सक्षम है या यहां तक ​​कि हिंसक अपघटन का कारण बन सकता है।

अमोनियम नाइट्रेट पिघलने के बाद अपघटन शुरू करता है, NOx, HNO3, NH3 और H2O को छोड़ता है। इसे एक सीमित जगह में गर्म नहीं किया जाना चाहिए। परिणामी गर्मी और अपघटन से दबाव विस्फोट की संवेदनशीलता को बढ़ाता है और अपघटन की गति को बढ़ाता है। विस्फोट 80 वायुमंडल (यूनिट) पर हो सकता है। संदूषण इसे 20 वायुमंडल तक कम कर सकता है।

अमोनियम नाइट्रेट में 30 डिग्री सेल्सियस पर 59.4% की महत्वपूर्ण सापेक्ष आर्द्रता होती है। उच्च आर्द्रता पर यह वातावरण से नमी को अवशोषित करेगा। इसलिए, अमोनियम नाइट्रेट को कसकर सील किए गए कंटेनर में स्टोर करना महत्वपूर्ण है। अन्यथा, यह एक बड़े, ठोस द्रव्यमान में विलीन हो सकता है। अमोनियम नाइट्रेट द्रवीभूत करने के लिए पर्याप्त नमी को अवशोषित कर सकता है। कुछ अन्य उर्वरकों के साथ अमोनियम नाइट्रेट सम्मिश्रण करने से महत्वपूर्ण सापेक्ष आर्द्रता कम हो सकती है।

विस्फोटक के रूप में सामग्री के उपयोग की संभावना ने नियामक उपायों को प्रेरित किया है। उदाहरण के लिए, ऑस्ट्रेलिया में, अगस्त 2005 में ऐसे पदार्थों से निपटने में लाइसेंसिंग को लागू करने के लिए खतरनाक सामान विनियम लागू हुए। किसी भी दुरुपयोग को रोकने के लिए उचित सुरक्षा उपायों के साथ केवल आवेदकों (उद्योग) को ही लाइसेंस(अनुज्ञा) दिए जाते हैं। शिक्षा और अनुसंधान उद्देश्यों जैसे अतिरिक्त उपयोगों पर भी विचार किया जा सकता है, लेकिन व्यक्तिगत उपयोग नहीं होगा। पदार्थ से निपटने के लिए लाइसेंस(अनुज्ञा) वाले कर्मचारियों को अभी भी अधिकृत कर्मियों द्वारा पर्यवेक्षण की आवश्यकता होती है और लाइसेंस(अनुज्ञा) दिए जाने से पहले उन्हें सुरक्षा और राष्ट्रीय पुलिस जांच पास करने की आवश्यकता होती है।

स्वास्थ्य संबंधी खतरे
अमोनियम नाइट्रेट स्वास्थ्य के लिए खतरनाक नहीं है और समान्यता उर्वरक उत्पादों में इसका उपयोग किया जाता है।

अमोनियम नाइट्रेट में 2217 mg/kg का LD50 होता है, जो तुलना के लिए सोडियम क्लोराइड का लगभग दो-तिहाई है।

आपदा
गर्म करने पर अमोनियम नाइट्रेट गैसों नाइट्रस ऑक्साइड और जल वाष्प में गैर-विस्फोटक रूप से विघटित हो जाता है। यद्यपि, इसे विस्फोट से विस्फोटक रूप से विघटित करने के लिए प्रेरित किया जा सकता है। सामग्री के बड़े भंडार भी उनके सहायक ऑक्सीकरण के कारण आग लगने का एक बड़ा जोखिम हो सकते हैं, ऐसी स्थिति जो आसानी से विस्फोट में बदल सकती है। विस्फोट असामान्य नहीं हैं: अधिकांश वर्षों में अपेक्षाकृत छोटी घटनाएं होती हैं, और कई बड़े और विनाशकारी विस्फोट भी हुए हैं। उदाहरणों में 1921 का ओपाऊ विस्फोट (सबसे बड़े कृत्रिम गैर-परमाणु विस्फोटों में से एक), 1947 का टेक्सास शहरी आपदा, 2015 में चीन में टियांजिन विस्फोट और 2020 में बेरूत विस्फोट सम्मलित हैं।

अमोनियम नाइट्रेट दो तंत्रों के माध्यम से विस्फोट कर सकता है:
 * शॉक-टू-डेटोनेशन संक्रमण अमोनियम नाइट्रेट के द्रव्यमान के भीतर या संपर्क में एक विस्फोटक आवेश अमोनियम नाइट्रेट को विस्फोट करने का कारण बनता है। ऐसी आपदाओं के उदाहरण हैं क्रिवल्ड, मॉर्गन (वर्तमान में सायरेविल, नयी जर्सी), ओप्पौ, और टेसेन्डरलो।
 * विस्फोट से विस्फोट संक्रमण अमोनियम नाइट्रेट विस्फोट एक आग से होता है जो अमोनियम नाइट्रेट (टेक्सास सिटी{शहर}, TX; ब्रेस्ट;पश्चिम, TX; टियांजिन; बेरूत) में फैलती है, या अमोनियम नाइट्रेट से आग के दौरान एक ज्वलनशील सामग्री के साथ मिश्रण (गिब्स्टाउन, चेरोकी, नाडाडोरेस) . आग से विस्फोट में सफल संक्रमण के लिए आग को कम से कम एक सीमा तक ही सीमित किया जाना चाहिए।

यह भी देखें

 * संसाधन पुनर्प्राप्ति

स्रोत

 * गुण: UNIDO और अंतर्राष्ट्रीय उर्वरक विकास केंद्र (1998), उर्वरक मैनुअल, क्लुवर अकादमिक प्रकाशक, ISBN 0-7923-5032-4.

बाहरी संबंध

 * "Storing and Handling Ammonium Nitrate", United Kingdom Health and Safety Executive publication INDG230 (1986)
 * Chemical Advisory: Safe Storage, Handling, and Management of Ammonium Nitrate United States Environmental Protection Agency
 * Calculators: surface tensions, and densities, molarities and molalities of aqueous ammonium nitrate
 * Calculators: surface tensions, and densities, molarities and molalities of aqueous ammonium nitrate