Proceso Científico del Amoniaco

Mejor conocido como la La síntesis de Haber-Bosch.-

El proceso de Haber-Bosch consiste en la síntesis de amoniaco a partir de nitrógeno e hidrógeno, en condiciones de elevada presión (200 atm) y elevada temperatura (450-500ºC). La reacción que tiene lugar es:

N₂(g) + 3H₂(g) ↔ 2 NH₃(g) -92,2 KJ

Para que la reacción tenga lugar se utilizan diversos catalizadores, principalmente compuestos de hierro, aunque también óxidos de aluminio y de potasio. El nitrógeno que se usa como reactivo se obtiene directamente del aire. El hidrógeno se obtiene a partir de un hidrocarburo, siendo el gas natural la materia prima más utilizada para este fin. En el caso del metano, componente principal del gas natural, la reacción que tiene lugar es:

CH₄(g) + H₂O(g) ↔ CO(g) + 3H₂(g)

El monóxido de carbono generado debe ser eliminado. Este paso es muy importante, ya que si no se lleva a cabo podría acortar considerablemente la vida útil del catalizador. Bosch solventó este problema convirtiendo previamente el CO en CO₂, y realizando posteriormente un sistema de lavados con lejías cupríferas que permiten la absorción de ambos compuestos. La conversión de CO en CO₂ se produce mediante la siguiente reacción:

CO(g) + H₂O(g) ↔ CO₂(g) + H₂(g)

El proceso de Haber-Bosch lleva utilizándose más de 100 años, y sin embargo sigue sin comprenderse por completo cómo tiene lugar la reacción de síntesis de amoniaco en la superficie de los catalizadores. El pasado mes de noviembre la revista Science publicó un artículo en el que un grupo de científicos de la Universidad de Rochester y del Instituto Max Planck de Química Bioinorgánica aportan nueva luz sobre los eventos que tienen lugar, a escala molecular, durante la síntesis de este compuesto a partir de sus elementos. “El proceso de Haber-Bosch es eficiente, pero es difícil de comprender, porque la reacción ocurre sólo en la superficie del catalizador, y esto es difícil de estudiar directamente”, afirma Patrick Holland, investigador principal del estudio.

Video acerca de una Planta de Amoniaco:

https://www.youtube.com/watch?v=TixVXNDaUlU 

Bibliografia.-

Ing. Palacios (2007). Recuperado de http://triplenlace.com/2011/12/12/como-se-produce-amoniaco-proceso-haber-bosch/#sthash.Gt1gCrXv.dpuf

Ciclo del Nitrogeno

https://www.youtube.com/watch?v=Mm5qqWwDScE

Observe el vídeo y conteste las siguientes preguntas en su blog:

 a) Explica en tus propias palabras cómo funciona el ciclo del nitrógeno.-

El ciclo del Nitrógeno consiste en diferentes partes pues funciona diferente en cada ser vivo ya que muy pocos organismos pueden aprovechar directamente el nitrógeno del aire, y la mayor parte lo hace a través de bacterias, que viven en el suelo o en las raíces de las leguminosas, formando nódulos. Estas bacterias fijan el nitrógeno del aire; lo transforman en compuestos aprovechabas, y la planta los absorbe para formar proteínas. Estas bacterias se encuentran especialmente en las raíces de las leguminosas. Las plantas fabrican proteínas, en reacciones químicas muy complejas, que son aprovechadas por los animales herbívoros para su crecimiento y formación de carne.  Los seres vivos al morir son descompuestos por procesos de putrefacción o descomposición, en el que intervienen bacterias y hongos, y se restituyen al medio los compuestos a base de nitrógeno que contienen, para un aprovechamiento posterior por las plantas. 

b) ¿Por qué si el aire está compuesto de una gran cantidad de nitrógeno, éste no se le puede aprovechar directamente?

Porque muchas de las plantas de nuestro mundo y otras especies no pueden absorber de forma gaseosa el nitrógeno que se encuentran en la atmósfera ya que necesitan nitrógeno fijado, es decir que debe ser procesado anteriormente que combinado con otros elementos forma compuestos. 

c) ¿Cómo se produce la fijación del nitrógeno a través de los rayos?

Los rayos producen átomos de oxigeno y nitrógeno en el aire que se combinan, los compuestos resultantes se combinan con el agua de lluvia y llegan hasta el suelo donde se producen cambios químicos que benefician a las plantas.  

d) ¿Cómo se produce la fijación del nitrógeno a través de los cultivos?

La fijación producida por la rayos de igual manera beneficia y proporciona grandes cantidades de nitrógeno a las plantas pero a los agricultores rotan los cultivos para aprovechar de mejor manera la fijación de nitrógeno anterior como legumbres que actúan como factorías fertilizantes naturales que devuelven al suelo grandes cantidades de nitrógeno. También con las bacterias en esencia. Plantan legumbres.

e) ¿Cómo se contamina el medio ambiente con los excesos del nitrógeno?

Mediante los fertilizantes nitrogenados que se filtran en diversos medios y campos por su exceso de nitrógeno, también por el estiércol de varias granjas, que hace que crezcan diversas plantas acuáticas que absorben mucho oxigeno causando a muchas especies la muerte aparte que ya  por estar contaminadas con lluvia ácida se ven afectadas.  

Resumen de la Historia del Amoniaco.

Primeramente se obtuvo calentando orina con sal común y tratando el producto resultante con álcalis. El gas así obtenido se denominó espíritu volátil. El cloruro amónico se importó por primera vez en Europa desde Egipto, donde se preparaba a partir del sublimado que se formaba al quemar los excrementos de los camellos. Se cree que los antiguos sacerdotes egipcios conocían ésta sustancia, pues el nombre de sal amoniaco parece tener alguna relación con el dios egipcio Ra Ammon. Calentando en retornas algunas sustancias orgánicas, tales como pezuñas o cuernos de animales, desprendías amoniaco, y su disolución acuosa fue conocida primitivamente por espíritu de asta de ciervo; PRIESTLEY lo llamó aire alcalino. BERTHOLLET, en 1785, demostró que el amoniaco es un compuesto de hidrógeno y nitrógeno.

La formación de amoniaco a partir de sus elementos con ayuda de descargas electricas ha sido estudiada frecuentemente pero no tiene importancia industrial. A principios del sigloXIX se empezaron arealizar experimentos para sintetizar amoniaco con la ayudade catalizadores como el hierro. Alrededor de 1900 Haber empezó a investigar el equilibrio del amoniaco.En 1913 se establece laprimera planta de producción de amoniaco a escala industrial.

El amoniaco se produce en la Naturaleza por la acción de bacterias de la putrefacción y de formación de amoniaco sobre la materia orgánica del suelo. Por éste motivo se percibe olor a amoniaco en establos y corrales, donde ésta acción tiene lugar.