Produção de amônia
Alguns dados para a amônia
Limite Inferior de Explosividade 16%.
Limite Superior de Explosividade 25%.
Solubilidade 1300 V gás /1V de água 46g/100g de água
Solúvel também em etanol, clorofórmio, benzeno, acetona,...
PE -33,35 ⁰C
PF -77,7 ⁰C
Densidade específica 0,682
Temperatura de auto ignição 651 ⁰C
Importância da amônia
NITROGÊNIO PARA AGRICULTURA
Século XVIII,
Fontes de nitrogênio :
Restos de colheita,
Excrementos de animais, de humanos etc.,
Modificados (compostagem) ou não.
Outras formas de suprimento
Alternância de colheitas, uma ou duas colheitas de gramíneas e depois
uma de leguminosa,
Ou ainda,
Deixar a terra "descansando" um certo tempo (os microorganismos do
solo recuperavam o teor de nitrogênio)
Alternativas seguintes de suprimento
Utilização do guano – Rico em nitrato de sódio
Material presente em grande quantidade nas costas do Oceano Pacífico –Peru
Origem , excrementos acumulados de aves marinhas ao longo de séculos
Salitre do chile – exploração a partir de 1830
Presente nos desertos das cordilheiras andinas nitrato de sódio associado argilas
(caliche)
Resultado da evaporação de antigos lagos salgados
Águas amoniacais (1870)
Proveniente das águas de lavagem da destilação seca da ulha, nos processos de
obtenção de coque
Processo, absorção em ácido sulfúrico..............sulfato utilizado na agricultura.
Resolução de um problema
Fixação do nitrogênio
Oxidação .........óxidos
Oxidado a ânions
Redução
Dificuldade marcante
A molécula do nitrogênio apresenta uma tripla ligação muito forte. Para sua
cisão são necessários 945,4 kJ/mol nas condições ambientes
Primeira rota Química
(1901) cianamida cálcica
Aquecimento do carbêto de cálcio (CaC2) com nitrogênio a 1000 ⁰ C
CaCN2
Hidrólise da cianamida ...................... Amônia +CaCO3
Aplicada (gerado) no solo a amônia é oxidada a nitrato por microorganismos
Importância da amônia
Compostos amoniacais têm grande participação na Indústria
Alguns compostos
Nitrato de amônio - Agricultura, explosivos,
Sulfato de amônio
Cloreto de amônio
Fosfato de amônio
Uréia
Ácido Nítrico
Síntese da amônia
Obstáculos termodinâmicos e cinéticos a serem vencidos
Estudos precursores
William Ramsay (1852-1916) e Sidney Young (1857-1937) estudaram a
cinética da decomposição da amônia sobre um filamento de ferro a
800°C.
Relatos de Wilhelm Ostwald (1853-1932) na Universidade de Leipzig
(Alemanha), relatou ter obtido amônia pela rota inversa
Condições de processo reportada
Alta temperatura, Alta pressão, catalisador metálico e circulação dos
gases
Obs.
Resultados contestados mais tarde por Carl Bosch (1874-1940).
Processo Haber
Criado por Fritz Haber, transportado para escala industrial por Carl Bosch (1874-1940)
Dados obtidos por Haber
Reação a 1000 °C e 1 atm . Constante de equilíbrio encontrada no experimento 0,0125%
Experimentos posteriores foram feitos a 30 atm , obtendo uma fração de amônia 28
vezes maior.
Outros catalisadores também testados, também com bons resultados: níquel, cálcio
e manganês . Após otimização de processos em pressões mais elevadas testou
também ósmio e urânio.
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g), ΔHo = -92.4 kJ/mol
150 - 250 (atm) e entre 300 a 550 o C.
oC
K
10 atm
50 atm
100 atm
300 atm
1000 atm
200
0,4
51
74
82
90
98
300
4.10-3
15
39
52
71
93
400
2.10-4
4
15
25
47
80
500
2.10-5
1
6
11
26
57
600
3.10-6
0,5
2
5
14
31
Os efeitos da temperatura e da pressão na produção de amônia pelo processo Haber
(% NH3 no equilíbrio)
Resumo das condições de processos de produção de amônia
Haber-Bosch
200 - 300atm
550°C
Fe2O3, Al 0
Claude
1000atm
450 - 500°C
Fe, Mo e Al2O3
Casale
500 - 600atm
500°C
Fe2O3, Al 0
Excelente artigo sobre a química do Nitrogênio
A síntese da amônia –aspectos históricos
Aécio Pereira Chagas
Química nova , vol. 30 n.1 jan/fev 2007
Efeito da temperatura e da pressão na produção de amônia
(% NH3 no equilíbrio)
oC
K
10 atm
50 atm
100 atm
300 atm
1000 atm
200
0,4
51
74
82
90
98
300
4.10-3
15
39
52
71
93
400
2.10-4
4
15
25
47
80
500
2.10-5
1
6
11
26
57
600
3.10-6
0,5
2
5
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