Síntese do Amoníaco e Balanço Energético

1. Síntese do Amoníaco e Balanço Energético

2. 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.

3. Processo industrial de síntese de Haber-Bosh FritzHaber 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)

4. 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.

7. Balanço energético Reacção exotérmica Ecinterna Epinterna Einterna P R P R R P

8. Reacção exotérmica Ecinterna Epinterna Einterna R P P R P R

9. Variação da entalpia 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