Ammoniumsulfat
| |
| |
| Bezeichnungen | |
|---|---|
| IUPAC-Bezeichnung
Ammoniumtetraoxosulfat (VI)
| |
| Andere Namen
Ammoniumsulfat
Ammoniumsulfat (2:1) Diammoniumsulfat Schwefelsäure-Diammoniumsalz Mascagnit Actamaster Dolamin | |
| Kennzeichnungsmittel | |
3D-Modell (JSmol)
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| EC-Nummer |
|
| KEGG | |
PubChem CID
|
|
| UNII | |
InChI
| |
SMILES
| |
| Eigenschaften | |
Chemische Formel
|
(NH4)2SO4 |
| Molekulare Masse | 132,14 g/mol |
| Erscheinungsbild | Feine weiße hygroskopische Körnchen oder Kristalle |
| Dichte | 1,77 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 235 bis 280 °C (455 bis 536 °F; 508 bis 553 K) (zersetzt sich) |
Löslichkeit in Wasser
|
70,6 g pro 100 g Wasser (0 °C) 74,4 g pro 100 g Wasser (20 °C) 103,8 g pro 100 g Wasser (100 °C) |
| Löslichkeit | Unlöslich in Aceton, Alkohol und Ether |
Magnetische Suszeptibilität (χ)
|
-67,0-10-6 cm3/mol |
Kritische relative Luftfeuchtigkeit
|
79.2% (30 °C) |
| Struktur | |
Kristallstruktur
|
orthorhombisch |
| Gefahren | |
| GHS-Kennzeichnung: | |
Piktogramme
|
 
|
Signalwort
|
Warnhinweis |
Gefahrenhinweise
|
H315, H319, H335 |
Sicherheitshinweise
|
P261, P264, P270, P271, P273, P280, P301+P312, P302+P352, P304+P340, P305+P351+P338, P312, P321, P330, P332+P313, P337+P313, P362, P391, P403+P233, P405, P501 |
| NFPA 704 (Feuerdiamant) |  
2
1
0 |
| Flammpunkt | Nicht brennbar |
| Tödliche Dosis oder Konzentration (LD, LC): | |
LD50 (Mittlere Dosis)
|
2840 mg/kg, Ratte (oral) |
| Verwandte Verbindungen | |
Andere Anionen
|
Ammoniumthiosulfat Ammonium-Sulfit Ammoniumbisulfat Ammoniumpersulfat |
Andere Kationen
|
Natriumsulfat Kaliumsulfat |
Verwandte Verbindungen
|
Ammoniumeisen(II)-sulfat |
Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
 verifizieren (was ist   ?)
Infobox Referenzen
| |
Ammoniumsulfat (amerikanisches Englisch und internationaler wissenschaftlicher Sprachgebrauch; Ammoniumsulfat im britischen Englisch); (NH4)2SO4, ist ein anorganisches Salz mit einer Reihe von kommerziellen Verwendungen. Die häufigste Verwendung ist die als Bodendünger. Es enthält 21 % Stickstoff und 24 % Schwefel. ⓘ
Ammoniumsulfat (E 517) ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Salze, das bei der Reaktion von Ammoniak mit Schwefelsäure gebildet wird. Ein nahe verwandtes Salz ist Ammoniumhydrogensulfat. ⓘ
Verwendungen
Ammoniumsulfat wird in erster Linie als Düngemittel für alkalische Böden verwendet. Im Boden wird das Ammonium-Ion freigesetzt und bildet eine kleine Menge Säure, die den pH-Wert des Bodens senkt und gleichzeitig den für das Pflanzenwachstum wichtigen Stickstoff liefert. Der größte Nachteil bei der Verwendung von Ammoniumsulfat ist sein im Vergleich zu Ammoniumnitrat geringer Stickstoffgehalt, der die Transportkosten erhöht. ⓘ
Ammoniumsulfat wird in der Landwirtschaft auch als Hilfsstoff für wasserlösliche Insektizide, Herbizide und Fungizide verwendet. Dort bindet es Eisen- und Kalziumkationen, die sowohl im Brunnenwasser als auch in den Pflanzenzellen vorhanden sind. Besonders wirksam ist es als Adjuvans für die Herbizide 2,4-D (Amin), Glyphosat und Glufosinat. ⓘ
Verwendung im Labor
Die Ammoniumsulfat-Fällung ist eine gängige Methode zur Proteinreinigung durch Ausfällung. Mit zunehmender Ionenstärke einer Lösung nimmt die Löslichkeit von Proteinen in dieser Lösung ab. Ammoniumsulfat ist aufgrund seines ionischen Charakters extrem wasserlöslich und kann daher Proteine durch Ausfällung "aussalzen". Aufgrund der hohen Dielektrizitätskonstante von Wasser werden die dissoziierten Salzionen, bei denen es sich um das kationische Ammonium und das anionische Sulfat handelt, leicht in den Hydratationsschalen der Wassermoleküle solvatisiert. Die Bedeutung dieser Substanz bei der Reinigung von Verbindungen ergibt sich aus ihrer Fähigkeit, im Vergleich zu relativ unpolaren Molekülen stärker hydratisiert zu werden, so dass die erwünschten unpolaren Moleküle zusammenwachsen und in konzentrierter Form aus der Lösung ausfallen. Diese Methode wird als Aussalzen bezeichnet und erfordert die Verwendung hoher Salzkonzentrationen, die sich zuverlässig in der wässrigen Mischung auflösen können. Der Prozentsatz des verwendeten Salzes steht im Verhältnis zur maximalen Konzentration des Salzes, das sich in der Mischung auflösen kann. Obwohl hohe Konzentrationen für das Funktionieren der Methode erforderlich sind, kann die Zugabe von mehr als 100 % des Salzes zu einer Übersättigung der Lösung führen und somit den unpolaren Niederschlag mit Salzniederschlag verunreinigen. Eine hohe Salzkonzentration, die durch Zugabe oder Erhöhung der Konzentration von Ammoniumsulfat in einer Lösung erreicht werden kann, ermöglicht die Abtrennung von Proteinen aufgrund einer Abnahme der Proteinlöslichkeit; diese Abtrennung kann durch Zentrifugation erfolgen. Die Ausfällung durch Ammoniumsulfat ist das Ergebnis einer Verringerung der Löslichkeit und nicht der Denaturierung des Proteins, so dass das ausgefällte Protein durch die Verwendung von Standardpuffern löslich gemacht werden kann. Die Ammoniumsulfat-Fällung ist ein bequemes und einfaches Mittel zur Fraktionierung komplexer Proteingemische. ⓘ
Bei der Analyse von Gummigittern werden flüchtige Fettsäuren durch Ausfällen von Gummi mit einer 35%igen Ammoniumsulfatlösung analysiert, die eine klare Flüssigkeit hinterlässt, aus der flüchtige Fettsäuren mit Schwefelsäure regeneriert und anschließend mit Wasserdampf destilliert werden. Die selektive Fällung mit Ammoniumsulfat stört im Gegensatz zur üblichen Fällungstechnik mit Essigsäure nicht die Bestimmung der flüchtigen Fettsäuren. ⓘ
Lebensmittelzusatzstoff
Als Lebensmittelzusatzstoff wird Ammoniumsulfat von der U.S. Food and Drug Administration als allgemein anerkannt sicher (GRAS) eingestuft und in der Europäischen Union mit der E-Nummer E517 gekennzeichnet. Es wird als Säureregulator in Mehlen und Broten verwendet. ⓘ
Andere Verwendungen
Bei der Aufbereitung von Trinkwasser wird Ammoniumsulfat in Kombination mit Chlor zur Erzeugung von Monochloramin zur Desinfektion verwendet. ⓘ
Ammoniumsulfat wird in geringem Umfang zur Herstellung anderer Ammoniumsalze verwendet, insbesondere von Ammoniumpersulfat. ⓘ
Ammoniumsulfat wird von den Centers for Disease Control als Bestandteil vieler amerikanischer Impfstoffe aufgeführt. ⓘ
Eine gesättigte Lösung von Ammoniumsulfat in schwerem Wasser (D2O) wird als externer Standard in der Schwefel (33S)-NMR-Spektroskopie mit einem Verschiebungswert von 0 ppm verwendet. ⓘ
Ammoniumsulfat wurde auch in Flammschutzmitteln verwendet, die ähnlich wie Diammoniumphosphat wirken. Als Flammschutzmittel erhöht es die Verbrennungstemperatur des Materials, verringert den maximalen Gewichtsverlust und führt zu einer verstärkten Bildung von Rückständen oder Verkohlungen. Seine flammhemmende Wirkung kann durch Mischung mit Ammoniumsulfamat erhöht werden. Es wurde bei der Brandbekämpfung aus der Luft eingesetzt. ⓘ
Ammoniumsulfat wurde als Holzschutzmittel verwendet, aber aufgrund seiner hygroskopischen Eigenschaften wurde diese Verwendung wegen der damit verbundenen Probleme mit Korrosion von Metallbefestigungselementen, Instabilität der Dimensionen und Fehlern in der Oberflächenbehandlung weitgehend aufgegeben. ⓘ
Ammoniumsulfat ist ein wichtiger Düngemittelzusatzstoff. In biologischen Kläranlagen dient es als ein Bestandteil von Nährstoffmischungen für die Mikroorganismenkulturen. ⓘ
In der chemischen Industrie dient es unter anderem als Fällungsmittel für Eiweiß, als Flotationsmittel und zur Herstellung von Feuerlöschpulver und Flammschutzmitteln. Die Lederindustrie verwendet es für Beizen, die Papierindustrie für schwer entflammbare Papiere. ⓘ
In der Biochemie wird Ammoniumsulfat zum Aussalzen von Proteinen (Ammoniumsulfat-Fällung) verwendet. Daneben werden Zellen und Gewebe zum Schutz der RNA vor Degradation in einer gesättigten Ammoniumsulfat-Lösung konserviert. ⓘ
Ammoniumsulfat wird auch Lebensmitteln als Trägersubstanz für andere Zusatzstoffe zugesetzt. In der EU ist es als Lebensmittelzusatzstoff der Nummer E 517 ausschließlich als Trägerstoff bzw. Trägerlösemittel zugelassen. ⓘ
In der Weinherstellung setzt man Ammoniumsulfat als Bestandteil von Nährsalzmischungen für Hefen ein, vor allem um deren Zellvermehrung während der Gärung zu begünstigen. ⓘ
Herstellung
Ammoniumsulfat wird durch Behandlung von Ammoniak mit Schwefelsäure hergestellt:
- 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
Ein Gemisch aus Ammoniakgas und Wasserdampf wird in einen Reaktor eingeleitet, der eine gesättigte Lösung von Ammoniumsulfat und etwa 2 bis 4 % freie Schwefelsäure bei 60 °C enthält. Konzentrierte Schwefelsäure wird zugegeben, um die Lösung sauer zu halten und den Gehalt an freier Säure zu bewahren. Die Reaktionswärme hält die Reaktortemperatur bei 60 °C. Trockenes, pulverförmiges Ammoniumsulfat kann durch Sprühen von Schwefelsäure in eine mit Ammoniakgas gefüllte Reaktionskammer hergestellt werden. Durch die Reaktionswärme wird das gesamte im System vorhandene Wasser verdampft, wobei ein pulverförmiges Salz entsteht. Im Jahr 1981 wurden ca. 6.000 Millionen Tonnen hergestellt. ⓘ
Ammoniumsulfat wird auch aus Gips (CaSO4-2H2O) hergestellt. Fein verteilter Gips wird zu einer Ammoniumcarbonatlösung hinzugefügt. Das Kalziumkarbonat fällt als Feststoff aus und hinterlässt Ammoniumsulfat in der Lösung.
- (NH4)2CO3 + CaSO4 → (NH4)2SO4 + CaCO3 ⓘ
Ammoniumsulfat kommt in der Natur in Form des seltenen Minerals Maskagnit in vulkanischen Fumarolen und bei Kohlebränden auf einigen Halden vor. ⓘ
Eigenschaften
Ammoniumsulfat wird bei Temperaturen unter -49,5 °C ferroelektrisch. Bei Raumtemperatur kristallisiert es im orthorhombischen System mit Zellgrößen von a = 7,729 Å, b = 10,560 Å, c = 5,951 Å. Beim Abkühlen in den ferroelektrischen Zustand ändert sich die Symmetrie des Kristalls zur Raumgruppe Pna21. ⓘ
Ammoniumsulfat ist zwar wenig hygroskopisch, aber gut in Wasser löslich. Die wässrigen Lösungen reagieren schwach sauer. Wie viele Ammoniumsalze kann es mit Natriumnitrit oder Kaliumnitrit schon bei Raumtemperatur unter Flammenbildung oder sogar explosionsartig reagieren. ⓘ
Reaktionen
Ammoniumsulfat zersetzt sich beim Erhitzen über 250 °C (482 °F) und bildet zunächst Ammoniumbisulfat. Beim Erhitzen auf höhere Temperaturen zersetzt es sich in Ammoniak, Stickstoff, Schwefeldioxid und Wasser. ⓘ
Als Salz einer starken Säure (H2SO4) und einer schwachen Base (NH3) ist seine Lösung sauer; der pH-Wert von 0,1 M Lösung beträgt 5,5. In wässriger Lösung sind die Reaktionen die von NH4+- und SO4-2-Ionen. Zum Beispiel fällt bei Zugabe von Bariumchlorid Bariumsulfat aus. Das Filtrat ergibt beim Verdampfen Ammoniumchlorid. ⓘ
Ammoniumsulfat bildet viele Doppelsalze (Ammoniummetallsulfate), wenn seine Lösung mit äquimolaren Lösungen von Metallsulfaten gemischt und die Lösung langsam eingedampft wird. Mit dreiwertigen Metallionen werden Alaune wie Eisen(III)-ammoniumsulfat gebildet. Zu den Doppelmetallsulfaten gehören Ammoniumcobaltsulfat, Eisendiammoniumsulfat, Ammoniumnickelsulfat, die als Tuttonsalze bekannt sind, und Ammoniumcersulfat. Wasserfreie Ammoniumdoppelsulfate kommen auch in der Familie der Langbeinite vor. Das entstehende Ammoniak hat einen stechenden Geruch und ist giftig. ⓘ
Luftgetragene Partikel aus verdampftem Ammoniumsulfat machen weltweit etwa 30 % der Feinstaubbelastung aus. ⓘ
Gesetzgebung und Kontrolle
Im November 2009 verhängte die Regierung der pakistanischen Nordwestgrenzprovinz (NWFP) ein Verbot für Ammoniumsulfat-, Ammoniumnitrat- und Kalkammonsalpeterdünger in der ehemaligen Malakand-Division, die die Bezirke Upper Dir, Lower Dir, Swat, Chitral und Malakand umfasst, nachdem berichtet worden war, dass diese Stoffe von Militanten zur Herstellung von Sprengstoff verwendet wurden. Im Januar 2010 wurden diese Stoffe aus demselben Grund auch in Afghanistan verboten. ⓘ
Vorkommen
In der Natur ist Ammoniumsulfat als seltenes Mineral unter dem Namen Mascagnin bekannt. ⓘ