UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCODepartamento de Química

Curso de Licenciatura Plena em Química

AMÔNIA DEMONSTRAÇÃO: PREPARAÇÃO DA AMÔNIA E SEU

RECONHECIMENTO

RECIFE2011

AMÔNIADEMONSTRAÇÃO: PREPARAÇÃO DA AMÔNIA E SEU

RECONHECIMENTO

RECIFE2011

1 – INTRODUÇÃOO nitrogênio elementar existe na forma de molécula diatômica, ou

dinitrogênio, cuja ligação tem uma energia de dissociação de 945 KJ mol-1, a mais alta conhecida após a do monóxido de carbono. Os dois são isoeletônicos e possuem uma ligação tripla. O caráter inerte do N2 é resultado de fatores cinéticos, visto que reage bem lentamente com muitos reagentes. A formação da amônia a partir do H2 e N2 é um exemplo [1].

A energia livre de formação da amônia é -16,48kJmol-1 a 25°C, e, portanto a constante de equilíbrio para a reação é 7,7.102. Esse valor da constante é favorável para a síntese, e o NH3 deveria se formar com bom rendimento na temperatura ambiente se o equilíbrio fosse atingido. Entretanto, a reação é extremamente lenta, e não se observa formação de amônia quando o N2 e o H2 são misturados a 25°C [1].

A amônia é um gás incolor, bastante tóxico, que se dissolve bem na água. Uma vez em meio aquoso, a amônia forma o hidróxido de amônio (NH4OH). O NH3 pode ser preparado em laboratório aquecendo-se um sal de amônio com hidróxido de sódio (NaOH). Na verdade, é um teste comum para identificação de compostos de NH4

+ (amônio) [2].A amônia líquida é, de certa forma, semelhante à água líquida. Os sais

se dissolvem em amônia para formar soluções condutoras, porém sua solubilidade é menor em amônia líquida. Algumas exceções são os sais cujos cátions formam complexos estáveis com a amônia. Assim, os haletos de prata que são poucos solúveis em água, dissolvem-se bastante em amônia em virtude da formação do complexo [Ag(NH3)2]+. A amônia líquida sofre auto-ionização da mesma forma que a água, porém em muito menor extensão [1].

Talvez a característica mais marcante da amônia líquida seja sua habilidade de dissolver metais alcalinos, formando soluções azuladas com alta condutividade elétrica. A solubilidade dos metais alcalinos varia de 10 a 20 M, dependendo da temperatura do metal. Em soluções diluídas as principais espécies dissolvidas podem ser consideradas íons de metais alcalinos e elétrons confinados, por meio de forças eletrostáticas, no espaço formado pelos aglomerados de moléculas de solvente. As soluções de metais alcalinos em amônia líquida são excelentes agentes redutores e tem sido usado com essa finalidade em preparações de compostos orgânicos e inorgânicos [1].

Utilizada em compostos de agente refrigerante, na preparação de fertilizantes como nitrato de amônia, superfosfatos e nitrogenantes que são soluções de amônia e nitrato de amônia, sais de amônia e uréia. Na indústria petroquímica a amônia é utilizada como base para neutralizar ácidos provenientes do óleo cru a fim de proteger da corrosão os equipamentos pelos quais esse óleo vai passar. Largamente utilizada para a extração de metais como cobre, níquel e molibdênio de seus respectivos minérios [3].

2 – OBJETIVO

Analisar, através dos experimentos realizados, as características da amônia e

suas propriedades em cada reação demonstrada.

3 – PARTE EXPERIMENTAL

3.1 – Materiais e Reagentes

Materiais

Tubos de ensaio; Estante para tubos de ensaio; Vidro de relógio; Papel indicador; Papel de filtro

3.2 – Método

3.2.1 – ETAPA I

- Pesou-se 0,5g de cloreto de amônio;

- Separou-se dois tubos de ensaio. No primeiro colocou-se 0,5g de cloreto de

amônio e 1mL de KOH 0,5 molL-. Aqueceu-se o tubo lentamente, e procurou

sentir o odor do gás que se desprendeu;

- Em seguida, umedeceu-se um pedaço de papel de filtro com água destilada e

aproximou-se ao tubo que estava aquecendo, cheirando o papel de filtro

cuidadosamente;

- Colocou-se o papel indicador umedecido sobre um vidro de relógio e

sobrepôs ao tubo que estava sendo aquecido. Observou-se e anotou-se;

- Colocou-se ainda sobre o tubo que estava sendo aquecido um pedaço de

papel de filtro umedecido com duas gotas de HCl concentrado. Observou-se e

anotou-se.

3.2.2 – ETAPA II

- No segundo tubo, colocou-se 0,5 gramas de sulfato de amônio e 1mL de

NaOH1molL-;

- Em seguida, umedeceu-se um pedaço de papel de filtro com água destilada e

aproximou-se ao tubo que estava aquecendo, cheirando o papel de filtro

cuidadosamente;

- Colocou-se o papel indicador umedecido sobre um vidro de relógio e

sobrepôs ao tubo que estava sendo aquecido. Observou-se e anotou-se;

- Colocou-se ainda sobre o tubo que estava sendo aquecido um pedaço de

papel de filtro umedecido com duas gotas de HCl concentrado. Observou-se e

anotou-se;

Reagentes

NH4Cl sólido; Solução de KOH 0,5 molL- ; Solução de NaOH1molL- ;

Ácido clorídrico concentrado; Sulfato de amônio.

- Em um tubo de ensaio, colocou-se HCl concentrado. Em outro tubo de ensaio

colocou-se NH4OH. Aproximou-se um tubo do outro. Verificou-se o que ocorreu

e anotou-se. Utilizou-se a capela.

4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 – Preparação da amônia e seu reconhecimento

4.1.1 – Etapa I

Nessa parte, colocou-se cloreto de amônio num tubo de ensaio e adicionou-se 1mL de KOH 0,5 molL-. Percebeu-se que o tubo esfriou o que nos leva a dizer que foi uma reação endotérmica e o gás desprendido tinha um odor amoniacal forte. Em seguida umedeceu-se um papel de filtro com água destilada e aproximou-se o tubo em aquecimento, cheirando o papel de filtro (cheiro característico de amônia) e em seguida com papel indicador, verificou-se o pH (9 – 10). Segue a reação:

NH4Cl(s) + KOH(aq)       KCl(aq) + NH4OH(aq)

Posteriormente, colocou-se um pedaço de papel de filtro umedecido com gotas de HCl concentrado. Houve a formação de um vapor branco, resultante do desprendimento do gás amonia (NH3).

NH4OH(aq)  + HClNH3(g) + HCl + H2O(l)

4.1.2 – Etapa II

Nessa parte, colocou-se sulfato de amônio num tubo de ensaio e adicionou-se 1mL de NaOH 1 molL-. Em seguida umedeceu-se um papel de filtro com água destilada e aproximou-se o tubo em aquecimento, cheirando o papel de filtro (cheiro característico de amônia) e em seguida com papel indicador, verificou-se o pH (9 – 10). Segue a reação:

(NH4)2SO4(s) +2NaOH(aq)  2NH3(g) + Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

Posteriormente, colocou-se um pedaço de papel de filtro umedecido com gotas de HCl concentrado. Houve a formação de um vapor branco, resultante do desprendimento do gás amônia (NH3).

HCl(conc) + NH3(g)   NH4Cl(g)

Em seguida, colocou-se HCl concentrado num tubo de ensaio. Em outro tubo colocou-se NH4OH e aproximou-se um tubo do outro. Observou-se o desprendimento de um gás (NH4Cl), segundo a reação:

HCl(g) + NH4OH(g)   NH4Cl(g) + H2O(g)

5 – CONCLUSÃO

Portanto, através dos procedimentos adotados e resultados obtidos em laboratório foi possível analisar o comportamento e algumas reações com liberação da amônia (NH3), podendo assim ser reconhecido o seu desprendimento através da indicação do odor característico. A introdução de bases e ácido diante de sais de amônio (sulfato e cloreto) e seus respectivos efeitos sobre os mesmos.

6 – BIBLIOGRAFIA

[1] B. M. MAHAN, R. J. MYERS. Química – Um Curso Universitário. Edtora

Edgard Blucher. 1997.

[2] LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5ª edição, São Paulo: Edgard Blucher, 1999.

[3] Amônia. Disponível em:

http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/amonia/. Acesso em: 21 nov.

2011.

7 – QUESTÕES

1) Mostre as equações de todos os processos químicos envolvidos nasetapas procedimentais.Etapa 1: NH4Cl + KOH KCl + NH4OHNH4OH + HClNH3 + HCl + H2O

Etapa 2: NH4SO4+ NaOHNaSO4+ NH4OHNH4OH + HClNH3 + HCl + H2O

2) Descreva o processo industrial depreparação de amônia

O primeiro método a utilizado para produção deamônia em escala industrial foi o método Haber-Bosch, em 1913 na Alemanha. Que utiliza gás de água e gás de gerador para produzir gás de síntese. Na primeira etapa do processo há produção de gases: gás de água e de gerador. Numa segunda etapa os gases da água e de gerador são convertidos em gás de síntese, após a formação do gás de síntese segue-se para a terceira etapa onde o gás CO e CO2, formados na etapa anterior, são absorvidos, visto que eles não são necessários para a

síntese final. Finalmente a última etapa se dá com a formação da amônia após passagem pelo forno de síntese à 500oC.

3) Discuta sobre as propriedades e aplicações do fósforo, arsênio, antimônio e bismuto.

Fósforo

Propriedades: é um não-metal, pertencente ao grupo 5A, normalmente encontra-se natureza combinado, formando fosfatos inorgânicos. Não é encontrado no estado nativo porque é muito reativo, oxidando-se espontaneamente em contato com o oxigênio do ar atmosférico, emitindo luz (fenômeno da fosforescência). Apresenta diversas variedades alotrópicas e as principais são o branco, o vermelho e o preto. Fósforo comum tem a aparência de um sólido branco e no estado puro se torna incolor. Tem o ponto de fusão de 44,2 ºC, ponto de ebulição 277ºC, três estados de oxidação: +5,+3,-3 e a sua estrutura cristalina é monocíclica.

Aplicações: É um elemento importante na composição de aços, bronzes e outras ligas metálicas. Usado em fertilizantes e também na produção de vidros especiais.É um componente importante da estrutura celular, de tecidos nervosos e de ossos. Também é usado em fósforos de segurança, pirotecnia, pastas de dente, detergentes, pesticidas e outros produtos.

Arsênio

Propriedades: É um semimetal que tem aparência de aço, muito quebradiço e perde cor em contato com o ar. Se aquecido, o óxido produzido tem odor de alho. Arsênio e seus compostos são venenosos. O arsênio apresenta três estados alotrópicos: cinza ou metálico, amarelo e negro. Tem ponto de fusão de 817 ºC, ponto de ebulição de 614 ºC, o fato da temperatura de fusão ser maior que a temperatura de ebulição deve-se ao fato de que estes valores são obtidos sob diferentes pressões. Na pressão normal, o arsênio sublima a 614°C, ou seja, não se funde. Assim, a temperatura de fusão é dada para pressão de 28 atmosferas (evidente que, nesta pressão, a temperatura de ebulição será maior). Assim como o fósforo tem três estados de oxidação: +5+3-3 e sua estrutura geométrica é o romboédrica.

Aplicações: Arseniatos de cálcio e de chumbo são usados como inseticidas agrícolas.Tem importante aplicação na indústria eletrônica, como elemento de dopagam de semicondutores.Arsenieto de gálio é usado em lasers. Aditivo em ligas metálicas de chumbo e latão, inseticida (arseniato de chumbo), herbicidas(arsenito de sódio) e venenos.

Antimônio

Propriedades: Este semimetalna sua forma elementar é um sólido cristalino, fundível, quebradiço, branco prateado que apresenta uma condutividade elétrica e térmica baixa, e evapora em baixas temperaturas.  Apresenta quatro formas alotrópicas, ponto de fusão de 631 ºC, ponto de ebulição de 1587 ºC,

possui três estados de oxidação: +5+3-3 e sua estrutura geométrica é o romboédrica.

Aplicações: Muito usado Em semicondutores para detectores de infravermelho, diodos, dispositivos de efeito Hall. Adicionado ao chumbo, eleva consideravelmente a dureza e resistência mecânica deste.Em baterias, ligas antifricção, pequenas armas, projéteis.Compostos como óxidos, sulfetos, antimoniato de sódio, tricloreto de antimônio são usados em materiais à prova de fogo, pinturas em cerâmicas e vidros.

Bismuto

Propriedades: É um metal quebradiço, de aspecto branco avermelhado de brilho iridescente. Entre os metais pesados é o único que não é praticamente tóxico. O bismuto se expande em 3,32% na solidificação. No ar, queima com chama azul e fumaça amarela do óxido formado. Com água, sais solúveis de bismuto formam sais básicos insolúveis. É o mais diamagnético de todos os metais, e com a condutividade térmica mais baixa entre todos os elementos, exceto do mercúrio. De todos os metais, é o que menos conduz corrente elétrica. Possui ponto de fusão de 271,3 ºC, ponto de ebulição de 1564 ºC, apenas dois estados de oxidação: +5 e +3 e estrutura cristalina romboédrica.

Aplicações: Com metais como estanho e cádmio, formam ligas de baixo ponto de fusão, que são usadas em fusíveis e detectores de chama.Na produção de aços maleáveis e como catalisador para fabricação de fibras de acrílico.Também empregado em termopares e em reatores nucleares.Oxicloreto de bismuto é usado em cosméticos Subnitrato e subcarbonato de bismuto têm aplicações medicinais.