Amoniaco

Módulo: Reacções químicas e equilíbrio dinâmico

Adrien InácioRicardo Marques Acção: 13912/09

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ÍndiceIntrodução 3

História do amoníaco 4

Importância do amoníaco 5

Vantagens e desvantagens do amoníaco 6

Cuidados a ter com o amoníaco 7

Amoníaco 8

Síntese do Amoníaco 9

Processo de Haber-Bosch 10

Conclusão 13

Bibliografia 14


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IntroduçãoEste trabalho fala sobre vários aspectos do amoníaco:

História do Amoníaco

Importância do Amoníaco

Vantagens e Desvantagens do Amoníaco

Cuidados a ter com o Amoníaco

Amoníaco

Síntese do amoníaco

Processo de Haber-Bosch


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História do AmoníacoO Amoníaco foi reconhecido como refrigerante em 1860 quando o francês

Ferdinand Carre criou um sistema de refrigeração do tipo “absorção”, onde se

utilizava o amoníaco como refrigerante e a água como agente de absorção.

Aproximadamente uma década depois, o americano David Byle desenvolveu

um compressor que se podia usar com amoníaco.

Ambas estas técnicas se vieram a desenvolver posteriormente, sendo que a

estrutura básica do compressor elaborada em 1870 ainda se utiliza e está

directamente relacionada com a refrigeração actual do amoníaco.

É de salientar que o amoníaco foi substituído pelos cloro-fluorcarbonetos

(CFCs) nos anos trinta do século XX, pois o seu destino era outro. Servia para

o combate, nomeadamente na fabricação de armas e explosivos. Mais

recentemente voltou a ganhar “o papel principal” nos processos de

arrefecimento, pois os CFCs causam um enorme dano à camada de ozono.


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Importância do Amoníaco O amoníaco está presente nos solos como resultado da decomposição de

matéria orgânica. É também um dos componentes da atmosfera pois liberta-se

para o ar. Actualmente é bastante produzido a nível industrial. Quando puro

tem várias aplicações como fertilizante ou neutralizante no tratamento das

águas residuais. Quando é usado em misturas, mantém propriedades

importantes como nos produtos de limpeza, onde mostra a capacidade do

amoníaco reagir com gorduras. O amoníaco é igualmente usado em sistemas

de refrigeração, pois o seu ponto de ebulição é muito baixo e é facilmente

dissolúvel.

O amoníaco é especialmente utilizado como matéria-prima na preparação de

novas substâncias. Utiliza-se na indústria para a produção de fertilizantes

agrícolas. Esta produção de fertilizantes deve-se ao facto do elemento azoto

ser muito importante para a vida vegetal. Os elementos azoto (N), fósforo (P) e

potássio (K) são muito importantes para a nutrição das plantas e são

igualmente os elementos que mais se esgotam devido à exploração agrícola

dos solos.

O ciclo do nitrogénio ou ciclo do azoto é o ciclo biogeoquímico que comporta as

diversas transformações que este elemento sofre no seu ciclo entre o reino

mineral e os seres vivos.


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Vantagens e Desvantagens do Amoníaco

Vantagens:

Possui boas propriedades termodinâmicas, de transferência, de calor e

de massa, em particular dentro das condições definidas pelos serviços e

o rendimento das máquinas utilizando amoníaco é dos melhores.

É quimicamente neutro para os elementos dos circuitos frigoríficos, com

excepção do cobre.

O amoníaco não se mistura com o óleo lubrificante.

Não é sensível na presença de ar húmido ou de água.

É facilmente detectável em caso de fuga por ser muito leve e, desta

forma, é muito difícil ter uma falha de circuito.

O amoníaco é fabricado para muitos mais usos além da refrigeração, o

que permite a manutenção do seu preço baixo e acessível. Em qualquer

caso, o preço do amoníaco é muito inferior ao custo total da maioria dos

outros refrigerantes e para além disso, quantidades inferiores permitem

o mesmo efeito.

Desvantagens:

Ingestão: Quando ingerido o amoníaco causa vómitos, náuseas, e danos ao

longo do aparelho digestivo.

_ Inalação: Os vapores deste elemento são bastante irritantes e corrosivos.

_ A nível cutâneo: Pode causar queimaduras, quer ligeiras, quer graves (1º, 2º

e 3º graus respectivamente).

_ A nível ocular: Pode causar danos permanentes, mesmo quando se trata de

uma pequena quantidade de substância.


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Cuidados a ter com o amoníaco

Na presença de amoníaco devem-se ter alguns cuidados, nomeadamente:

- Não ingerir: Perigoso. Os sintomas incluem náusea e vómitos, causando

danos aos lábios, boca e esófago.

- Não inalar: Os vapores são extremamente irritantes e corrosivos.

- Usar luvas: Soluções concentradas podem produzir queimaduras severas

e necroses.

- Nos olhos: Pode causar danos permanentes, inclusive em quantidades

pequenas.

O amoníaco é corrosivo, nocivo e ainda perigoso para o ambiente, sendo

estes os símbolos de segurança:


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Corrosivo


AmoníacoO amoníaco, gás amoníaco ou amónia é um composto químico cuja molécula é

constituída por um átomo de Nitrogénio ( N ) e três átomos de hidrogénio ( H )

de formula molecular NH3 , cuja formula estrutural é:

A molécula não é plana, apresenta geometria piramidal. Esta geometria ocorre

devido à formação de orbitais híbridas. Em solução aquosa se comporta como

uma base transformando-se num ião de amónio, NH4+, com um átomo de

hidrogénio em cada vértice do tetraedro:


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Irritante


Síntese do Amoníaco A síntese do amoníaco necessita da utilização de um catalisador, pois, de outro

modo, a reacção é demasiada lenta para ser obtida via industrial.

Embora o azoto do ar estivesse mais a “a mão” e não fosse muito caro, a

quebra da ligação tripla das suas moléculas é muito difícil, apesar de não ser

impossível.

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3(g)

Em 1909; Fritz Haber conseguiu fixar o azoto doar fazendo-o reagir com o

hidrogénio, sendo o segredo o catalisador usado na reacção. Actualmente o

catalisador usado é o de ferro. A função deste, é o de permitir a dissociação do

H2 e do N2 á sua superfície. A dissociação do H2 ocorre a muito baixas

temperaturas, enquanto a dissociação do N2 ocorre a partir dos 450ºC. Deste

modo, à temperatura a que se dá a reacção, os átomos de H e N são muito

reactivos e combinam-se para formarem NH3.

N+3H NH3


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Processo Haber-BoschO cientista Fritz Haber, que devido a necessidades do seu pais em produzir

amoníaco para fabrico de munições, inventou um método de o obter através de

azoto atmosférico e hidrogénio a reagirem em condições de altas pressões e

temperaturas moderadas.

A produção de amoníaco é conseguida pela combinação directa de hidrogénio

e azoto, por um catalisador de ferro ou alumínio. O Hidrogénio é obtido pela

decomposição do metano por aquecimento. O azoto é obtido a partir da

destilação de ar líquido. Foi o primeiro processo químico a usar condições de

alta pressão.

Equação Química: N+3H NH3

A reacção é realizada a uma pressão de 200atm a 400atm e com uma

temperatura de 650 Kelvin a 950 Kelvin.

Altas pressões

A reacção realiza-se a alta pressão, o estado de equilíbrio é deslocado

no sentido directo: Pelo principio de Le Chatelier, aumentando a pressão

o sistema evolui no sentido de diminuir o numero de moles gasosas

(diminuição da pressão).

Não é utilizada uma pressão mais elevada porque a construção de

equipamentos para pressões muito altas é mais dispendiosa e sujeito a

mais frequentes avarias.


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Condições de equilíbrio do processo

A reacção entre azoto/nitrogénio e hidrogénio é reversível, portanto, o

rendimento

na produção

do amoníaco

depende de

algumas

condições:

Temperatura: A formação do amoníaco é um processo exotérmico, ou seja,

ocorre com libertação de calor. Sendo assim, baixas temperaturas favorecem a

produção do NH3 e o incremento da temperatura tende a deslocar o equilíbrio

da reacção no sentido inverso, de acordo com o Princípio de Le Chatelier. Por

outro lado, a redução da temperatura diminui a velocidade da reacção,

portanto, uma temperatura intermédia é a ideal para favorecer o processo.

Experiências demonstraram que a temperatura ideal é de 450ºC.

Pressão: A elevação da pressão favorece a formação do amoníaco, pois no

processo ocorre uma diminuição de volume. Logo, o incremento da pressão

aumenta o rendimento de formação do produto, mas por outro lado este


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incremento deve ser economicamente viável, ou seja, não deve tornar os

custos de produção demasiado elevados. A pressão considerada tecnicamente

e economicamente viável é de 200 atmosferas.

Catalisador: A catalisadora não afecta o equilíbrio, porém, acelera a

velocidade da reacção para atingir o equilíbrio. A adição de um catalisador

permite que o processo se desenvolva favoravelmente em temperaturas mais

baixas.

No início, para a reacção Haber-Bosch, usava-se o ósmio e urânio como

catalisadores. Actualmente, utiliza-se de maneira extensiva o ferro. O processo

Haber foi adoptado inicialmente para as necessidades militares. Actualmente,

metade do total do nitrogénio é usada para a produção de fertilizantes

utilizados na agricultura.

A síntese da amónia foi usada na primeira guerra mundial pela Alemanha, por

conta disso ele foi à percussiva dela, pois com a síntese era possível fabricar

bombas, já que a importação da amónia não seria mais possível.


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ConclusãoPretendeu-se com este trabalho realçar a importância do amoníaco, conhecer

as aplicações do amoníaco, estudar o processo Haber-Bosch, conhecer as

matérias-primas para a produção de amoníaco e perceber quais os problemas

ambientais, de saúde e de segurança relacionados com a utilização de

amoníaco.


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BibliografiaSilva, Daniel Marques (2006). Física e Química – A 11º Ano – Desafios

da Química – 2006, Lisboa Editora, Lisboa

- Paiva, João; Ferreira, António José (2008). Física e Química A 11º/12º Ano

– Química – Bloco 2 – 2008, Texto Editores, Lisboa

- Dantas, Maria Conceição; Ramalho, Marta Duarte (2008). Física e Química A

- Química Bloco 2 11º/12ºAno - Jogo de Partículas - 2008, Texto Editora,

Lisboa

- Clowes, Martin; Gray, Leon (2002) - Enciclopédia ilustrada da ciência - Printer

Portuguesa, Rio de Mouro, Portuga

- http://www.google.pt/

- http://pt.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1gina_principal


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http://pt.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1gina_principal

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