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Reaktionsfreudig

Darum kann Ammoniumnitrat explodieren

Die gestrige Tragödie in Beirut wird mit der Explosion größerer Mengen an Ammoniumnitrat in Verbindung gebracht. Einige Fakten zu NH4NO3, dem Salz aus Ammoniak und Salpetersäure.
Sven Siebenand
05.08.2020  15:48 Uhr

Die Chemikalie NH4NO3 ist auch unter anderen Namen bekannt, etwa Ammonsalpeter oder salpetersaures Ammonium. Pharmazeuten ist sicher auch der lateinische Name Ammonium nitricum ein Begriff. Eingesetzt wird es in der Düngemittel- und in der Sprengstoffindustrie. Die Verwendung ist in Deutschland aber streng geregelt und fällt unter das Sprengstoffgesetz. Wegen seiner Gefährlichkeit darf es in Düngemitteln nur noch gemischt mit anderen Substanzen, zum Beispiel Kalk, verwendet werden. In der Geschichte hat es immer wieder Unfälle im Umgang mit der Substanz gegeben, zum Beispiel vor fast 100 Jahren, als im September 1921 bei einer Explosion des Oppauer Ammoniakwerkes bei BASF in Ludwigshafen mehr als 500 Menschen ums Leben kamen.

Im Zusammenhang mit der Explosion in Beirut wird nun über eine mögliche falsche Lagerung gesprochen. Die Fakten sind zurzeit noch unklar. Tatsächlich sind besondere Umstände erforderlich, damit Ammoniumnitrat explodiert. Eine Möglichkeit ist schnelles externes Erhitzen auf hohe Temperaturen. Aber auch eine andere Eigenschaft des Salzes kann peu a peu zum Knall führen: Von Ammoniumnitrat sind fünf verschiedene polymorphe Kristallformen bekannt. Ein Phasenübergang liegt bei etwa 32 °C, das heißt in etwa bei Raumtemperatur. Da sich die polymorphen Kristalle in ihren Eigenschaften unterscheiden, kann es beim Übergang von einer in eine andere Form zur Wärmefreisetzung kommen. Wenn genügend Ammoniumnitrat vorhanden ist und nebeneinander gelagert wird, kann so ausreichend Wärme entstehen, um Feuer zu fangen und das Feuer am Laufen zu halten, ohne dass ein externer Katalysator dabei erforderlich ist.

Bei Temperaturen ab 300 °C zerfällt Ammoniumnitrat in Wasser, Stickstoff – und Sauerstoff. Letzteren braucht das Feuer, um größer zu werden. Gleichzeitig schmilzt die Chemikalie und hindert die sich bildenden Gase daran, auszutreten. Sie expandieren und lösen dann, wenn sie schlagartig freigesetzt werden, eine große Explosion aus. Für Lagerung und Umgang mit Ammoniumnitrat gelten daher strenge Vorschriften.

Mit Ammoniumnitrat bringen Chemiker übrigens auch den Begriff der endothermen Reaktion in Zusammenhang. Löst man das Salz in Wasser, sinkt die Temperatur. Diese endotherme Reaktion kann man für die Herstellung von Sofort-Kühlbeuteln nutzen. Ammoniumnitrat wird für solche Produkte aber sicherheitshalber nicht mehr verwendet, vielmehr sind zum Beispiel Ammoniumcalciumnitrat oder Harnstoff enthalten, die beim Auflösen in Wasser einen gleichen Effekt erzielen und ungefährlicher sind. Last, but not least war NH4NO3 auch einst als Treibmittel in Airbags enthalten, hat aber auch in dieser Funktion längst ausgedient.

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