Ammoniumsulfat

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Ammoniumsulfat(Amerikanisches Englisch und internationaler wissenschaftlicher Sprachgebrauch;Ammoniumsulfatin britischem Englisch); (NH₄)₂ALSO₄ist ein anorganisches Salz mit zahlreichen kommerziellen Verwendungsmöglichkeiten. Am häufigsten wird es als Bodendünger verwendet. Es enthält 21 % Stickstoff und 24 % Schwefel.

Verwendungsmöglichkeiten

Landwirtschaft

Ammoniumsulfat wird hauptsächlich als Dünger für alkalische Böden verwendet. Im Boden wird das Ammoniumion freigesetzt und bildet eine kleine Menge Säure, die den pH-Wert des Bodens senkt und gleichzeitig essentiellen Stickstoff für das Pflanzenwachstum liefert. Ein Nachteil der Verwendung von Ammoniumsulfat ist sein geringer Stickstoffgehalt im Vergleich zu Ammoniumnitrat, was die Transportkosten erhöht.

Es wird auch als landwirtschaftlicher Sprühzusatz für wasserlösliche Insektizide, Herbizide und Fungizide verwendet. Dort dient es der Bindung von Eisen- und Kalziumkationen, die sowohl im Brunnenwasser als auch in Pflanzenzellen vorhanden sind. Es ist besonders wirksam als Adjuvans für 2,4-D-(Amin-), Glyphosat- und Glufosinat-Herbizide.

Laborgebrauch

Ammoniumsulfat-Ausfällung ist eine gängige Methode zur Proteinreinigung durch Fällung. Wenn die Ionenstärke einer Lösung zunimmt, nimmt die Löslichkeit der Proteine ​​in dieser Lösung ab. Da Ammoniumsulfat in Wasser extrem löslich ist, kann es Proteine ​​aus wässrigen Lösungen „aussalzen“ (ausfällen).[3][4] Die Ausfällung durch Ammoniumsulfat ist eher auf eine Verringerung der Löslichkeit als auf eine Denaturierung des Proteins zurückzuführen. Daher kann das ausgefällte Protein durch die Verwendung von Standardpuffern wieder aufgelöst werden.[5] Die Ammoniumsulfatfällung bietet eine praktische und einfache Möglichkeit zur Fraktionierung komplexer Proteinmischungen.

Bei der Analyse von Kautschuklatices werden flüchtige Fettsäuren analysiert, indem Kautschuk mit einer 35 %igen Ammoniumsulfatlösung ausgefällt wird, wobei eine klare Flüssigkeit zurückbleibt, aus der flüchtige Fettsäuren mit Schwefelsäure regeneriert und anschließend mit Wasserdampf destilliert werden. Die selektive Fällung mit Ammoniumsulfat beeinträchtigt im Gegensatz zur üblichen Fällungstechnik mit Essigsäure die Bestimmung flüchtiger Fettsäuren nicht.

Lebensmittelzusatzstoff

Als Lebensmittelzusatzstoff gilt Ammoniumsulfat von der US-amerikanischen Food and Drug Administration als allgemein sicher (GRAS)[8] und wird in der Europäischen Union mit der E-Nummer E517 gekennzeichnet. Es wird als Säureregulator in Mehl und Brot verwendet.

Andere Verwendungszwecke

Ammoniumsulfat ist eine Vorstufe zu anderen Ammoniumsalzen, insbesondere zu Ammoniumpersulfat.

Ammoniumsulfat ist laut den Centers for Disease Control als Inhaltsstoff für viele US-Impfstoffe aufgeführt.[12]

Ammoniumsulfat wurde auch in flammhemmenden Zusammensetzungen verwendet, die ähnlich wie Diammoniumphosphat wirken. Als Flammschutzmittel erhöht es die Verbrennungstemperatur des Materials, verringert die maximalen Gewichtsverlustraten und führt zu einer erhöhten Bildung von Rückständen oder Verkohlung.

Vorbereitung

Ammoniumsulfat wird durch Behandlung von Ammoniak mit Schwefelsäure hergestellt:

2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

Eine Mischung aus Ammoniakgas und Wasserdampf wird in einen Reaktor eingeleitet, der eine gesättigte Lösung von Ammoniumsulfat und etwa 2 bis 4 % freier Schwefelsäure bei 60 Grad enthält. Konzentrierte Schwefelsäure wird zugesetzt, um die Lösung sauer zu halten und den Gehalt an freier Säure beizubehalten. Die Reaktionswärme hält die Reaktortemperatur auf 60 Grad. Trockenes, pulverförmiges Ammoniumsulfat kann durch Sprühen von Schwefelsäure in eine mit Ammoniakgas gefüllte Reaktionskammer gebildet werden. Durch die Reaktionswärme verdampft das gesamte im System vorhandene Wasser und es entsteht ein pulverförmiges Salz. Im Jahr 1981 wurden etwa 6.000 Millionen Tonnen produziert.

Ammoniumsulfat wird auch aus Gips (CaSO) hergestellt₄·2H₂O). Fein verteilter Gips wird einer Ammoniumcarbonatlösung zugesetzt. Calciumcarbonat fällt als Feststoff aus und zurück bleibt Ammoniumsulfat in der Lösung.

(NH4)2CO3 + CaSO4 → (NH4)2SO4 + CaCO3

Ammoniumsulfat kommt natürlicherweise als seltenes Mineral Mascagnit in vulkanischen Fumarolen und aufgrund von Kohlebränden auf einigen Halden vor.

Ammoniumsulfat ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Methylmethacrylat.

Eigenschaften

Ammoniumsulfat wird bei Temperaturen unter −49,5 Grad ferroelektrisch. Bei Raumtemperatur kristallisiert es im orthorhombischen System mit Zellgrößen vona = 7.729 Å, b = 10.560 Å, c= 5.951 Å. Beim Abkühlen in den ferroelektrischen Zustand ändert sich die Symmetrie des Kristalls in die Raumgruppe Pna2₁

Reaktionen

Ammoniumsulfat zersetzt sich beim Erhitzen über 250 Grad (482 Grad F) und bildet zunächst Ammoniumbisulfat. Erhitzen bei höheren Temperaturen führt zur Zersetzung in Ammoniak, Stickstoff, Schwefeldioxid und Wasser.[17]

Als Salz einer starken Säure (H₂ALSO₄) und schwache Base (NH₃), seine Lösung ist sauer; der pH-Wert einer 0,1 M Lösung beträgt 5,5. In wässriger Lösung ähneln die Reaktionen denen von NH+
4 und SO2−
4 Ionen. Beispielsweise führt die Zugabe von Bariumchlorid zur Ausfällung von Bariumsulfat. Das Filtrat ergibt beim Eindampfen Ammoniumchlorid.

Ammoniumsulfat bildet viele Doppelsalze (Ammoniummetallsulfate), wenn seine Lösung mit äquimolaren Lösungen von Metallsulfaten vermischt und die Lösung langsam eingedampft wird. Mit dreiwertigen Metallionen entstehen Alaune wie Eisen-Ammoniumsulfat. Zu den Doppelmetallsulfaten gehören Ammoniumkobaltsulfat, Eisendiammoniumsulfat, Ammoniumnickelsulfat, die als Tutton-Salze bekannt sind, und Ammonium-Cersulfat.[2] Wasserfreie Doppelsulfate von Ammonium kommen auch in der Familie der Langbeinite vor. Das entstehende Ammoniak hat einen stechenden Geruch und ist giftig.

In der Luft befindliche verdampfte Ammoniumsulfatpartikel machen etwa 30 % der weltweiten Feinstaubverschmutzung aus.[18]

Es reagiert mit zusätzlicher Schwefelsäure zu Triammoniumhydrogendisulfat, (NH4)3H(SO4)2.

Gesetzgebung und Kontrolle

Im November 2009 verhängte die NWFP-Regierung in der ehemaligen Division Malakand-, bestehend aus den Distrikten Upper Dir, Lower Dir, Swat, Chitral und Malakand der Nordwestlichen Grenzprovinz (NWFP) Pakistans, ein Verbot von Düngemitteln aus Ammoniumsulfat, Ammoniumnitrat und Kalzium-Ammonsnitrat, nachdem Berichten zufolge diese von Militanten zur Herstellung von Sprengstoffen verwendet wurden. Aus dem gleichen Grund wurden diese Substanzen im Januar 2010 auch in Afghanistan verboten.

Siehe auch

Ammoniumsulfat-Ausfällung