El amoníaco y el ácido sulfúrico son dos de los productos químicos más utilizados y se fabrican en grandes cantidades en todo el mundo. Ambos tienen una variedad de usos, pero la principal conexión entre el amoníaco y el ácido sulfúrico se debe a su uso en la industria de fertilizantes. El amoníaco se utiliza para la producción de varios fertilizantes, como urea, sulfato de amonio, nitrato de amonio e, indirectamente, otros fertilizantes de nitrato. El ácido sulfúrico se utiliza en la fabricación de fertilizantes «superfosfato» y sulfato de amonio, que se obtiene combinándolo con amoníaco.
La producción industrial de amoníaco (NH3) se lleva a cabo principalmente mediante el proceso Haber-Bosch, mediante el cual el hidrógeno y el nitrógeno se combinan directamente calentando a presión con un catalizador, generalmente una mezcla de óxidos de hierro. La mayor parte del amoníaco se utiliza en la producción de fertilizantes. La oxidación catalítica del amoniaco a dióxido de nitrógeno (NO2) es hoy en día el principal proceso industrial para la fabricación de ácido nítrico, que se utiliza en la producción de fertilizantes nitratos como el nitrato de amonio, sodio y potasio. El término «amoniaco», estrictamente hablando, se refiere al compuesto puro, que es un gas a temperatura ambiente; sin embargo, el término se usa a menudo para referirse a una solución de gas amoniaco en agua.
Hay dos procesos principales para la producción industrial de ácido sulfúrico. El primero en introducirse implica la oxidación del dióxido de azufre – producido por la quema de azufre o el calentamiento de minerales que contienen azufre – por dióxido de nitrógeno (NO2) a través de la reacción: SO2 + NO2 -> SO3 + NO. El óxido nítrico (NO) producido por la reacción se oxida de nuevo a NO2 en contacto con el aire, por lo que puede reciclarse.
El amoníaco es la fuente de NO2 para esta reacción, que se produce por oxidación catalítica según el proceso de producción de ácido nítrico. Luego, el trióxido de azufre se combina con agua para producir ácido sulfúrico. Sin embargo, la mayor parte del ácido sulfúrico fabricado hoy en día proviene de la oxidación del dióxido de azufre en el aire utilizando un catalizador de pentóxido de vanadio.
Al igual que el amoníaco, uno de los principales usos del ácido sulfúrico es la producción de fertilizantes. La roca de fosfato y la harina de huesos de animales se pueden utilizar para producir «superfosfato» – fosfato monocálcico – mediante la reacción: Ca3 (PO4) 2 + 2H2SO4 -> 2CaSOsub> 4 + Ca (H2PO4) 2. El ácido sulfúrico y el amoníaco también se pueden combinar para dar la sal sulfato de amonio: 2NH3 + H2SO4 -> (NH4) 2SO4. Esta sal es un fertilizante importante, que actúa como fuente de nitrógeno y azufre y ayuda a reducir el pH de los suelos alcalinos.
Otra conexión entre el amoníaco y el ácido sulfúrico se encuentra en la industria de los explosivos. Casi todos los explosivos comerciales y militares son compuestos orgánicos nitrados, como el trinitrotolueno (TNT). El proceso de nitración implica el reemplazo de grupos hidroxilo (OH) en el compuesto orgánico con grupos nitro (NO2) y generalmente se lleva a cabo tratando el compuesto con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico. Esta mezcla proporciona los iones de nitronio (NO2 +) para el proceso de nitración. El amoníaco es la principal materia prima utilizada en la producción de ácido nítrico.
El amoníaco y el ácido sulfúrico también se encuentran como contaminantes en la atmósfera. El ácido sulfúrico proviene de la oxidación natural del dióxido de azufre producido por la quema de combustibles fósiles y por la actividad volcánica. El amoníaco proviene de la descomposición de materiales orgánicos que contienen nitrógeno. Los dos pueden combinarse en la atmósfera para producir partículas de sulfato de amonio por la misma reacción que en la producción industrial de este compuesto, o para producir hidrogenosulfato de amonio – también conocido como bisulfato de amonio – por la reacción NH3 + H2SO4 -> (NH4) HSO4. Estos compuestos son muy solubles en agua y, por lo tanto, tienden a absorber el vapor de agua atmosférico, haciendo que actúen como núcleos de condensación; Junto con otros compuestos particulados en la atmósfera, naturales y artificiales, se cree que son un factor importante en la formación de nubes.