Amonia dan asam sulfat adalah dua bahan kimia yang paling banyak digunakan dan diproduksi dalam jumlah besar di seluruh dunia. Keduanya memiliki berbagai kegunaan, tetapi hubungan utama antara amonia dan asam sulfat adalah karena penggunaannya dalam industri pupuk. Amonia digunakan untuk produksi sejumlah pupuk, seperti urea, amonium sulfat, amonium nitrat dan, secara tidak langsung, pupuk nitrat lainnya. Asam sulfat digunakan dalam pembuatan pupuk “superfosfat” dan amonium sulfat, dibuat dengan menggabungkannya dengan amonia.
Produksi industri amonia (NH3) sebagian besar dilakukan oleh proses Haber-Bosch, di mana hidrogen dan nitrogen digabungkan secara langsung dengan pemanasan di bawah tekanan dengan katalis — biasanya campuran oksida besi. Sebagian besar amonia digunakan dalam produksi pupuk. Oksidasi katalitik amonia menjadi nitrogen dioksida (NO2) saat ini merupakan proses industri utama untuk pembuatan asam nitrat, yang digunakan dalam produksi pupuk nitrat seperti amonium, natrium dan kalium nitrat. Istilah “amonia”, sebenarnya, mengacu pada senyawa murni, yang berupa gas pada suhu kamar; Namun, istilah ini sering digunakan untuk merujuk pada larutan gas amonia dalam air.
Ada dua proses utama untuk produksi industri asam sulfat. Yang pertama diperkenalkan melibatkan oksidasi belerang dioksida — yang dihasilkan oleh pembakaran belerang atau pemanasan mineral yang mengandung belerang — oleh nitrogen dioksida (NO2) melalui reaksi: SO2 + NO2 -> SO3 + NO. Oksida nitrat (NO) yang dihasilkan oleh reaksi dioksidasi kembali menjadi NO2 pada kontak dengan udara, sehingga dapat didaur ulang.
Amonia adalah sumber NO2 untuk reaksi ini, yang dihasilkan oleh oksidasi katalitik sesuai dengan proses produksi asam nitrat. Sulfur trioksida kemudian digabungkan dengan air untuk menghasilkan asam sulfat. Sebagian besar asam sulfat yang diproduksi hari ini, bagaimanapun, berasal dari oksidasi sulfur dioksida di udara menggunakan katalis vanadium pentoksida.
Seperti amonia, salah satu kegunaan utama asam sulfat adalah dalam produksi pupuk. Batuan fosfat dan tepung tulang dari hewan dapat digunakan untuk menghasilkan “superfosfat” — monokalsium fosfat — melalui reaksi: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 -> 2CaSOsub>4 + Ca(H2PO4)2. Asam sulfat dan amonia juga dapat digabungkan untuk menghasilkan garam amonium sulfat: 2NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4. Garam ini merupakan pupuk penting, bertindak sebagai sumber nitrogen dan belerang, dan membantu menurunkan pH tanah alkalin.
Hubungan lain antara amonia dan asam sulfat adalah dalam industri bahan peledak. Hampir semua bahan peledak komersial dan militer adalah senyawa organik nitrasi, seperti trinitrotoluene (TNT). Proses nitrasi melibatkan penggantian gugus hidroksil (OH) dalam senyawa organik dengan gugus nitro (NO2) dan biasanya dilakukan dengan memperlakukan senyawa tersebut dengan campuran asam nitrat dan asam sulfat. Campuran ini menyediakan ion nitronium (NO2+) untuk proses nitrasi. Amonia adalah bahan baku utama yang digunakan dalam produksi asam nitrat.
Amonia dan asam sulfat juga ditemukan sebagai polutan di atmosfer. Asam sulfat berasal dari oksidasi alami belerang dioksida yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil dan aktivitas gunung berapi. Amonia berasal dari pembusukan bahan organik yang mengandung nitrogen. Keduanya dapat bergabung di atmosfer untuk menghasilkan partikel amonium sulfat melalui reaksi yang sama seperti dalam produksi industri senyawa ini, atau untuk menghasilkan amonium hidrogen sulfat — juga dikenal sebagai amonium bisulfat — melalui reaksi NH3 + H2SO4 -> (NH4) HSO4. Senyawa ini sangat larut dalam air dan cenderung menyerap uap air di atmosfer, menyebabkan mereka bertindak sebagai inti kondensasi; bersama dengan senyawa partikulat lain di atmosfer, alami dan buatan, mereka dianggap sebagai faktor penting dalam pembentukan awan.