Ammoniak och svavelsyra är två av de mest använda kemikalierna och tillverkas i enorma mängder över hela världen. Båda har en mängd olika användningsområden, men det stora sambandet mellan ammoniak och svavelsyra beror på deras användning i gödselindustrin. Ammoniak används för framställning av ett antal gödselmedel, såsom urea, ammoniumsulfat, ammoniumnitrat och, indirekt, andra nitratgödselmedel. Svavelsyra används vid tillverkning av ”superfosfat”-gödselmedel och ammoniumsulfat, framställt genom att kombinera det med ammoniak.
Den industriella produktionen av ammoniak (NH3) sker mestadels genom Haber-Bosch-processen, där väte och kväve kombineras direkt genom upphettning under tryck med en katalysator – vanligtvis en blandning av järnoxider. Det mesta av ammoniak används vid tillverkning av konstgödsel. Den katalytiska oxidationen av ammoniak till kvävedioxid (NO2) är numera den huvudsakliga industriella processen för tillverkning av salpetersyra, som används vid tillverkning av nitratgödselmedel som ammonium, natrium och kaliumnitrat. Termen ”ammoniak” syftar strängt taget på den rena föreningen, som är en gas vid rumstemperatur; men termen används ofta för att hänvisa till en lösning av ammoniakgas i vatten.
Det finns två huvudprocesser för industriell produktion av svavelsyra. Den första som introduceras involverar oxidation av svaveldioxid – producerad genom förbränning av svavel eller upphettning av svavelhaltiga mineraler – av kvävedioxid (NO2) genom reaktionen: SO2 + NO2 -> SO3 + NO. Kväveoxiden (NO) som produceras av reaktionen oxideras tillbaka till NO2 vid kontakt med luft och kan därför återvinnas.
Ammoniak är källan till NO2 för denna reaktion, som produceras genom katalytisk oxidation enligt salpetersyraproduktionsprocessen. Svaveltrioxiden kombineras sedan med vatten för att producera svavelsyra. Större delen av den svavelsyra som tillverkas idag kommer dock från oxidation av svaveldioxid i luft med en vanadinpentoxidkatalysator.
Liksom ammoniak är en av de viktigaste användningsområdena för svavelsyra vid tillverkning av gödningsmedel. Fosfatsten och benmjöl från djur kan användas för att producera ”superfosfat” – monokalciumfosfat – genom reaktionen: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 -> 2CaSOsub>4 + Ca(H2PO4)2. Svavelsyra och ammoniak kan också kombineras för att ge saltet ammoniumsulfat: 2NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4. Detta salt är ett viktigt gödningsmedel, fungerar som en källa till både kväve och svavel, och hjälper till att sänka pH-värdet i alkaliska jordar.
Ett annat samband mellan ammoniak och svavelsyra finns i sprängämnesindustrin. Nästan alla kommersiella och militära sprängämnen är nitrerade organiska föreningar, såsom trinitrotoluen (TNT). Nitreringsprocessen innebär att hydroxylgrupper (OH) i den organiska föreningen ersätts med nitrogrupper (NO2) och utförs vanligtvis genom att föreningen behandlas med en blandning av salpeter- och svavelsyra. Denna blandning tillhandahåller nitroniumjoner (NO2+) för nitreringsprocessen. Ammoniak är den huvudsakliga råvaran som används vid framställningen av salpetersyra.
Ammoniak och svavelsyra finns också som föroreningar i atmosfären. Svavelsyra kommer från den naturliga oxidationen av svaveldioxid som produceras genom förbränning av fossila bränslen och av vulkanisk aktivitet. Ammoniak kommer från sönderfall av kvävehaltiga organiska material. De två kan kombineras i atmosfären för att producera partiklar av ammoniumsulfat genom samma reaktion som vid industriell produktion av denna förening, eller för att producera ammoniumvätesulfat – även känt som ammoniumbisulfat – genom reaktionen NH3 + H2SO4 -> (NH4) HSO4. Dessa föreningar är mycket lösliga i vatten och tenderar därför att absorbera atmosfärisk vattenånga, vilket får dem att fungera som kondensationskärnor; tillsammans med andra partikelformiga föreningar i atmosfären, naturliga och konstgjorda, anses de vara en viktig faktor vid molnbildning.