Obtención y usos de amoniaco

1. Introducción
El nombre de amoníaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia: Amón. Los egipcios preparaban un compuesto, cloruro amónico, a partir de la orina de los animales en un templo dedicado este dios. Cuando se llevó a Europa mantuvo ese nombre en recuerdo de la sal de Amón. A temperatura ambiente es un gas incoloro de un fuerte y característico olor (T eb = -33.4 °C, Tfus =-77.3 °C). Sin embargo es fácil de condensar en amoníaco líquido. El líquido es un buen disolvente de metales alcalinos y alcalinotérreos así como de grasas y sustancias poco polares. Es el gas de mayor solubilidad en agua debido a que es capaz de formar puentes de hidrógeno con ella (1 L de H2O disuelve 727 L de NH3).
La síntesis de amoniaco está muy relacionada con la producción de fertilizantessintéticos como el sulfato de amonio, nitrato de amonio, urea y fosfatos de amonio.
2.1 Características Generales.
* Los alquimistas medievales lo obtenían calentando en retornas pezuñas y cuernos y recogiendo en agua el gas desprendido.
* Otros lo conseguían calentando orina con sal común y tratando el producto con álcalis.
* En 1785, Berthollet demostró que el amoníaco es uncompuesto de nitrógeno e hidrógeno.
* El amoníaco se encuentra donde hay descomposición de materia orgánica como consecuencia de las alteraciones químicas que experimentan las sustancias nitrogenadas.
2. Obtención del Amoniaco.
3.2 Síntesis de Laboratorio.
El amoníaco se obtiene fundamentalmente mediante la descomposición térmica de sales amónicas:
2 NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) → CaCl2(s) + 2H2O(l) + 2 NH3(g)
NH4Cl(s) + Na(OH)(s) → NaCl(s) + H2O(l) + NH3(g)
3.3 Síntesis a nivel industrial.
La fijación natural de nitrógeno se realiza a través de la refinada especialidad de ciertas enzimas que se encuentran en las bacterias que viven en las raíces de las plantas o a través de la fuerza bruta de las tormentas eléctricas. Casi el 13% de toda la fijación de nitrógeno sobre laTierra, se realiza industrialmente mediante el proceso Haber para la formación de amoniaco a partir de sus elementos:
N2(g) + 3 H2(g) ⇔ 2 NH3(g) ΔH° = -91.8 kJ
Convertir el método Haber en un proceso de fabricación fue uno de los problemas de ingeniería más difíciles de su tiempo. Este trabajo fue realizado por Carl Bosch en la Badische Anilin-&Soda-Fabrik (BASF) de Alemania. En 1913 se puso enfuncionamiento una planta para producir 30.000 kg de NH3 al día. Fritz Haber y Carl Bosh recibieron el Premio Nobel de química en los años 1918 y 1931.
La dificultad esencial en la reacción de síntesis del amoniaco es que bajo la mayor parte de las condiciones la reacción no es completa. Es una reacción reversible y proporciona una excelente oportunidad para aplicar los principios del equilibrio, y dever los arreglos necesarios para que el proceso industrial sea económicamente rentable.
De la revisión de la ecuación anterior, podemos observar tres maneras de maximizar el rendimiento de la producción de amoniaco:
1. Disminuir la concentración de NH3. Ya que el amoniaco es el producto, eliminarlo conforme se va formando hará que el sistema produzca más, en un intento continuo de mantener elequilibrio.
2. Disminuir el volumen (aumento de la presión). Ya que 4 moles de gas reaccionan para producir 2 moles de gas, disminuir el volumen desplazará la posición del equilibro hacia donde hay menor número de moles de gas, esto es, hacia la formación del amoniaco.
3. Disminuir la temperatura. Ya que la formación de amoniaco es exotérmica, la disminución de la temperatura (eliminarcalor) desplazará la posición de equilibrio hacia el producto, aumentando Kc.
Por tanto, las condiciones ideales para maximizar la producción de amoniaco son: eliminación continua del NH3 conforme se forma, alta presión y baja temperatura. Desafortunadamente, surge un problema que enmarca claramente las diferencias entre los principios del equilibrio y de la cinética. Aunque el rendimiento se...