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Sumário

UNIDADE TEMÁTICA 1 – Química e Indústria – Equilíbrios e desequilíbrios

O amoníaco como matéria-prima

- O que é o amoníaco e onde se utiliza.

- A reação de síntese e reação de decomposição do amoníaco.

- Aplicações do amoníaco.

- Aspetos quantitativos das reações químicas. Acerto de equações químicas.

Exercícios de aplicação do livro adotado, pág. 16.

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Química e indústria O amoníaco

26/01/2016

O amoníaco tem as seguintes características:

• à temperatura ambiente e pressão normal é um gás tóxico, incolor e inflamável, com cheiro característico picante e intenso;

• à pressão normal o seu ponto de fusão é de

–78 °C e o seu ponto de ebulição é de –33 °C;

• é altamente solúvel em água: 1 litro de água líquida dissolve 727 litros de amoníaco gasoso.

A substância amoníaco (também chamada hidreto de azoto), de

fórmula química NH3, é gasosa à temperatura ambiente e à pressão

normal.

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Química e indústria A indústria do amoníaco

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• A nível mundial o amoníaco é um dos produtos químicos mais importantes na indústria.

• A indústria do amoníaco emprega em todo mundo milhões de pessoas. É uma indústria que exige técnicos altamente qualificados.

• O amoníaco existe na composição do corpo humano e no ambiente.

– É essencial em muitos processos biológicos.

– No ambiente, faz parte do ciclo do azoto.

Química e indústria O amoníaco como matéria-prima

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Como matéria prima é utilizado em:

• fertilizantes agrícolas (nitrato de amónio,

sulfato de amónio, ureia, etc.)

• fibras e plásticos

• produtos de limpeza

• explosivos

• tratamento de águas

• fluido refrigerante nas primeiras

instalações de frio; foi

substituído pelos CFC’s e está a

ser novamente usado.

• aparece na atmosfera de alguns

planetas “gigantes gasosos”

como Júpiter e Saturno.

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Química e indústria Síntese do amoníaco

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O amoníaco gasoso foi isolado, pela primeira

vez, por Joseph Priestley, em 1774.

Contudo, o primeiro cientista a realizar a sua

síntese foi Fritz Haber, em 1905, a partir do

azoto atmosférico e do hidrogénio.

A síntese do amoníaco a nível industrial foi

inicialmente motivada pelos estudos realizados

para o desenvolvimento de armas químicas, na

Alemanha, durante a Primeira Guerra Mundial

(1914 – 1918).

Fritz Haber

Química e indústria Síntese do amoníaco

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Foi Carl Bosch, químico industrial alemão, que

adaptou o processo de síntese do amoníaco

desenvolvido por Haber à produção em larga

escala, introduzindo duas inovações neste

processo: os catalisadores e a alta pressão.

Os estudos da produção de amoníaco realizados

por estes dois cientistas garantiram-lhes uma

das maiores homenagens no campo da ciência –

ambos ganharam o Prémio Nobel da Química,

Haber em 1918 e Bosch em 1931. Carl Bosch

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Química e indústria Síntese industrial do amoníaco

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Fritz Haber (1868-1934)

Haber estudou as temperaturas e as pressões ideais

necessárias para combinar os dois gases: 450 ºC e pressão

não superior a 250 atm.

Como esta produção era muito lenta, introduziu a utilização

de um catalisador:

O catalisador usado era uma mistura de ferro e de

pequenas quantidades de óxido de potássio e de alumínio,

que aceleravam a reação de forma notável.

Química e indústria Síntese industrial do amoníaco

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Vejamos em que consiste o processo de Haber–Bosch ou processo de Haber,

utilizado na síntese do amoníaco, a nível industrial.

Este processo subsiste desde que foi inventado, com poucas alterações.

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Química e indústria O processo Haber-Bosch

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Química e indústria Como se produz o hidrogénio - H2

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O hidrogénio molecular (H2) é um gás incolor, inodoro, insípido e altamente

inflamável. Apesar de abundante no Universo é difícil de produzir, devido à

dificuldade da sua armazenagem.

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Química e indústria Como se produz o azoto - N2

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O azoto molecular (N2) é um gás incolor, inodoro, insípido e é praticamente

inerte nas condições padrão.

Química e indústria Reação de síntese do amoníaco

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Química e indústria Aplicações do amoníaco

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Na indústria química:

- Na síntese da ureia e da hidrazina (agente redutor, antioxidante – também

na indústria petrolífera, combustível de foguetes), em fertilizantes, na

produção de ácido nítrico (o qual entra no fabrico de explosivos, produtos

de limpeza e detergentes, etc.

Na indústria farmacêutica:

- No fabrico de certos medicamentos com sulfonamida (agente

antibacteriano), as vitaminas e os cosméticos.

Nas indústrias do frio, do papel e na indústria alimentar:

- Em fluidos refrigerantes; na eliminação do cálcio (agente amaciador da

pasta de madeira e como dispersante da caseína no espalhamento do

papel); em fontes de azoto necessárias às leveduras e aos microrganismos.

Na indústria dos plásticos:

- Na produção de compostos fenólicos e de poliuretano.

Química e indústria Aplicações do amoníaco

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Na indústria metalúrgica:

- Em atmosferas de tratamento térmico.

Na indústria têxtil:

- Como dissolvente (agente esfoliante do algodão) e como matéria-prima no

fabrico do nylon e rayon (seda artificial).

Indústria petroquímica:

- Na neutralização do petróleo bruto, na síntese de catalisadores e como

protetor anticorrosivo do equipamento.

Indústria extrativa:

- Como extrator de materiais como o cobre, o níquel e o molibdénio, a partir

dos seus minérios.

Indústria eletrónica:

- Em tratamentos superficiais.

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Química e indústria Reações químicas

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Química e indústria Aspetos quantitativos das reações químicas

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Numa equação química evidenciam-se

dois aspetos:

– qualitativo (referente à qualidade, ao tipo):

identifica os reagentes e os produtos que

fazem parte da mistura reacional;

– quantitativo (referente à quantidade):

indica a proporção em que os reagentes

e os produtos reagem e se formam,

respetivamente.

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Química e indústria Aspetos quantitativos das reações químicas

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Na escrita de uma equação química é necessário não esquecer:

– Cada substância que entra na reação tem uma fórmula que não pode ser alterada (Lei das

proporções definidas).

– As substâncias que entram na reação (reagentes e produtos) são identificadas por fórmulas

químicas intercaladas pelo sinal (+) e uma seta () ou duas () que separa(m) o(s)

reagente(s) (à esquerda) do(s) produto(s) (à direita).

– Uma equação química deve estar acertada em relação a cada espécie de átomo presente:

colocam-se coeficientes (designados coeficientes estequiométricos) antes das fórmulas

químicas, de forma a assegurar o mesmo número de átomos de cada espécie, tanto nos

reagentes como nos produtos (Lei da Conservação da Massa ou Lei de Lavoisier).

– Se um reagente ou um produto for sólido, deve colocar-se o símbolo (s) ou (c) a seguir à

respetiva fórmula química, se for gás (g), se for líquido (l) e se estiver em solução aquosa (aq)

.

Química e indústria Lei das proporções definidas ou lei de Proust

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Joseph Louis Proust (1754 - 1826)

“Uma determinada substância pura contêm sempre os mesmos elementos

combinados na mesma proporção em massa, independente da sua origem.”

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Química e indústria Lei de Lavoisier

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Antoine Lavoisier (1743-1794)

Química e indústria Como se acerta uma equação química?

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Química e indústria Exercício 1

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Química e indústria Exercício 2

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1. Fazer exercícios do livro, página 16 e 17.

TPC

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