Transcript Síntese do Amoníaco e Balanço Energético

Obtenção do amoníaco

Actualmente o processo de Haber é o mais
importante método de obtenção de amoníaco.
Fritz Haber recebeu o Prémio Nobel da Química de
1919 pelo desenvolvimento deste processo de
síntese. Os gases nitrogénio e hidrogénio são
combinados directamente a uma pressão de 20 MPa
e à temperatura de 500ºC, utilizando o ferro como
catalisador.
N2 (g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
O azoto é obtido do ar atmosférico.
O hidrogénio a partir do gás natural.
Processo industrial de síntese de Haber-Bosh
Fritz Haber formulou as seguintes perguntas:

Como obter o maior rendimento?

Como deslocar o equilíbrio no sentido directo, de forma a
aumentar a produção do amoníaco?
De acordo com os Princípios da Química temos que considerar 3
factores fundamentais:
 temperatura,
 pressão
 uso
de catalisadores, (substâncias que aumentam a
velocidade da reacção)
Depois de vários anos de trabalho chegou à conclusão:
 a pressão deve ser, entre 200 atm e 103 atm;
 a temperatura de 500ºC;
 como catalisador, uma mistura de ferro, molibdénio e óxido
de alumínio.
 um reactor químico capaz de suportar as altas pressões de
trabalho.
A BASF estava muito interessada no fabrico industrial de
amoníaco, encarregando
o engenheiro Karl Bosch de
desenhar o reactor químico, recebendo o processo o nome
de síntese de Haber-Bosch.
Ficha de
Trabalho • Questão 8-11
“amoníaco”
Em sistemas isolados
Reacção exotérmica
Reacção endotérmica
A temperatura do sistema A temperatura do sistema
aumenta
diminui
A energia cinética interna A energia cinética interna
aumenta; a energia
diminui; a energia
potencial associada às
potencial associada às
ligações diminui
ligações aumenta
Reacção exotérmica
Ec interna
Ep interna
Einterna
P
R
P
R
P
R
Reacção exotérmica
Ep interna
P
R
R
Ec interna
Einterna
P
R
P
Em sistemas não isolados
Reacção exotérmica
Reacção endotérmica
Transferência de energia do
sistema para a vizinhança
Transferência de energia da
vizinhança para o sistema
A energia libertada na
formação das ligações dos
produtos é superior à
energia absorvida na quebra
de ligações dos reagentes
A energia libertada na
formação das ligações dos
produtos é inferior à energia
absorvida na quebra de
ligações dos reagentes
Variação de entalpia, ΔH, mede a energia transferida
entre o sistema e a vizinhança, a pressão constante
Reacção exotérmica ΔH < 0
Reacção endotérmica ΔH > 0
N2 + H2 →
NH3
ΔH = -92 kJ mol-1
Manual
pág 32
Manual
pág 76-77
• Figura 24
• Exercícios 51, 52, 54, 55, 57
e 59