Física e Química A

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quinta-feira, 17 de fevereiro de 2011

1. Síntese Industrial do Amoníaco

UNIDADE 1 – Química e Indústria: Equilíbrios e Desequilíbrios


1.  Síntese Industrial do Amoníaco


1.1 A importância do Amoníaco como matéria-prima


A importância do Azoto para os seres vivos


Elementos essenciais à síntese de tecido vivo nas plantas:
·         Carbono (fornecido pelo dióxido de carbono da atmosfera);
·         Hidrogénio (fornecido pela água);
·         Oxigénio (fornecido pela água, dióxido de carbono e oxigénio da atmosfera);
·         Azoto.

Azoto (N2):
·         Principal constituinte da atmosfera;
·         Poucos organismos são capazes de utilizar o azoto molecular (N2), pois as respectivas moléculas são muito estáveis (ligação tripla – elevada energia de ligação).
·         É necessária a sua conversão numa forma biologicamente utilizável: iões de nitrato (NO3-) e amoníaco (NH3).

Fixação do azoto:
·         Transformação do azoto em compostos azotados biologicamente utilizáveis;
·         Descargas eléctricas na atmosfera;
·         Bactérias.


Fig. 1 – Ciclo do Azoto.















--> Em 1909, Fritz Haber descobriu um processo de produção de Amoníaco.


Nitrato de potássio: Salitre.
Nitrato de sódio: Nitrato do Chile.
Guano Peruano: Formado por excremento de aves marinhas.


A produção do amoníaco


Amoníaco (NH3):
·         Gás incolor de cheiro pungente (picante);
·         Menos denso do que o ar;
·         Dissolve-se facilmente em água;
·         Solução aquosa designa-se amónia;


Fig. 2 – Processo de Produção de Amoníaco de Haber.









Processo de Produção de amoníaco de Haber:
·         Para ter um rendimento apreciável, tem de se processar a pressão e temperatura elevadas (P = 20 MPa; T = 457ºC);
·          Presença de um catalisador (ferro em pó, com pequenas quantidades de óxido de potássio e de óxido de alumínio);
·         Rendimento muito baixo.


 As matérias-primas para a produção do amoníaco


Matérias-primas para o fabrico do amoníaco:
·         Gás natural, ou o petróleo;
·         Água;
·         Ar.

Obtenção do hidrogénio (di-hidrogénio - H2):
·         Reacção entre o gás natural (CH4), ou outro hidrocarboneto leve, com o vapor de água;
·         Duas fases;
·         1º fase: gás natural é exposto a vapor de água a altas temperaturas, originando monóxido de carbono e hidrogénio;
·         2º fase: monóxido de carbono reage com o vapor de água, originando dióxido de carbono e hidrogénio.
·         Processo não sustentável devido às emissões de dióxido de carbono (contribui para o efeito de estufa.
·         Hidrogénio pode também ser obtido como produto secundário da refinação de petróleo. 

1º fase e 2º fase da produção de hidrogénio a partir de gás natural e vapor de água







Obtenção de Azoto (di-azoto - N2):
·         Azoto directamente do ar;
·         Destilação fraccionada do ar líquido (azoto é o primeiro componente a ser separado visto ser o mais volátil).


Fig. 3 - Matérias-primas para o fabrico do amoníaco.






















Obtenção do amoníaco – processo de Haber





























As utilizações do amoníaco



 Utilizações do Amoníaco:

·         Fertilizantes (85%);
·         Produção do ácido nítrico (fertilizantes, corantes, medicamentos, explosivos);
·         Amoníaco líquido é utilizado com meio de arrefecimento na indústria (vaporização do amoníaco é um processo muito endotérmico).


O amoníaco, a saúde e o ambiente

 Amoníaco:
·         Gás incolor, de cheiro pungente (picante), irritante e tóxico.
·         Vapor  – Extremamente irritante para as mucosas (espirros, dispneia, tosse, lacrimejo e pode causar conjuntivites).
·         Solução líquida – Dermatites de contacto;
·         Solução líquida – Se ingerida, origina dores muito intensas, com intolerância gástrica. A evaporação rápida do líquido pode provocar ulceração pelo frio.

Poluição do meio ambiente:
·         Decomposição térmica de amoníaco à Óxidos de azoto à Chuvas ácidas;
·         Amoníaco na atmosfera à Sulfato de amónio e Nitrato de amónio à Matérias particuladas (pequenas partículas dispersas no ar) à Consequências graves para a saúde.
·         Obtenção de matérias-primas para o fabrico de amoníaco à Dióxido de Carbono à Efeito de estufa.

Exposição prolongada a matérias particuladas são:
·         Aumento da frequência de cancro pulmonar;
·         Problemas respiratórios graves (à medida que o tamanho diminui aumenta a sua perigosidade);
·         Morte prematura.





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