OBTENCION DEL AMONIACO

 

Proceso de Haber

En química, el proceso de Haber - Bosch es la reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseosos para producir amoníaco. La importancia de la reacción radica en la dificultad de producir amoníaco a un nivel industrial.

Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrógeno molecular, N₂. El elemento como molécula diatómica gaseosa es muy estable y relativamente inerte debido al enlace triple que mantiene los dos átomos fuertemente unidos. No fue sino hasta los primeros años del siglo XX cuando este proceso fue desarrollado para obtener nitrógeno del aire y producir amoníaco, que al oxidarse forma nitritos y nitratos. Éstos son esenciales en los fertilizantes.

Como la reacción natural es muy lenta, se acelera con un catalizador de hierro (Fe³⁺) y óxidos de aluminio (Al₂O₃) y potasio (K₂O). Los factores que aumentan el rendimiento, al desplazar el equilibrio de la reacción hacia los productos (Principio de Le Châtelier), son las condiciones de alta presión (150-300 atmósferas) y altas temperaturas (400-500°C),^[1] resultando en un rendimiento del 10-20%.

N_2(g) + 3H_2(g) ↔ 2NH_3(g) + ΔH ^...(1)

ΔH representa el calor generado, también llamado entalpía, y equivale a -92,4 kj/mol. Como libera calor, la reacción es exotérmica.

Historia

El proceso fue patentado por Fritz Haber. En 1910, Carl Bosch comercializó el proceso y aseguró aún más patentes. Haber y Bosch fueron galardonados con el Nobel de Química en 1918 y 1931 respectivamente, por sus trabajos y desarrollos en la aplicación de la tecnología en altas presiones y temperaturas. El amoníaco fue producido utilizando el proceso Haber (a un nivel industrial) durante la I Guerra Mundial para su uso en explosivos. Esto ocurrió cuando el abasto de Chile estaba controlado casi en un 100% por los británicos.

Aspectos económicos y ambientales

El proceso Haber produce más de 100 millones de toneladas de fertilizante de nitrógeno al año. El 8,27% del consumo total de energía mundial en un año se destina a este proceso. Los fertilizantes que se obtienen son responsables tanto del sustento de más de un tercio de la población mundial debido a que la extracción de nutrientes del suelo por parte de la agricultura y ganadería es fenomenal y por ende deben ser repuestos de manera artificial, aunque el mal uso de los fertilizantes producen numerosos problemas ambientales por la erosión y el escurrimiento de nutrientes a napas y cuerpos de agua siendo el más emblemático la Eutrofización.

El impacto ambiental

Solo el 17% del amoniaco usado como fertilizante es consumido por los humanos a través de la comida. El resto acaba en la tierra o en el aire. Según un artículo de Nature Geoscience, las emisiones en ausencia de interferencia humana son de 0,5 kilos por hectárea y año. La agricultura moderna ha multiplicado por 20 esta cifra, lo que ha provocado la alteración del ciclo natural del nitrógeno aunque su impacto global aún no es muy conocido.

Hay dos problemas directamente relacionados con el amoniaco. Uno es el de la eutrofización de las aguas. Los nitratos acaban en mares y ríos, las algas y bacterias con exceso de nutrientes, acaban con el oxígeno que necesitan otras especies. Por otro lado, el nitrógeno reactivo está alterando el balance atmosférico, enriqueciendo el ozono de la troposfera y reduciendo el de la estratosfera. Eso sí, el amoniaco tiene el efecto positivo de la captura de CO2 en selvas y bosques debido a la mayor presencia de nitrógeno en el aire

 

Proceso de Haber

En química, el proceso de Haber - Bosch es la reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseosos para producir amoníaco. La importancia de la reacción radica en la dificultad de producir amoníaco a un nivel industrial.

Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrógeno molecular, N₂. El elemento como molécula diatómica gaseosa es muy estable y relativamente inerte debido al enlace triple que mantiene los dos átomos fuertemente unidos. No fue sino hasta los primeros años del siglo XX cuando este proceso fue desarrollado para obtener nitrógeno del aire y producir amoníaco, que al oxidarse forma nitritos y nitratos. Éstos son esenciales en los fertilizantes.

Como la reacción natural es muy lenta, se acelera con un catalizador de hierro (Fe³⁺) y óxidos de aluminio (Al₂O₃) y potasio (K₂O). Los factores que aumentan el rendimiento, al desplazar el equilibrio de la reacción hacia los productos (Principio de Le Châtelier), son las condiciones de alta presión (150-300 atmósferas) y altas temperaturas (400-500°C),^[1] resultando en un rendimiento del 10-20%.

N_2(g) + 3H_2(g) ↔ 2NH_3(g) + ΔH ^...(1)

ΔH representa el calor generado, también llamado entalpía, y equivale a -92,4 kj/mol. Como libera calor, la reacción es exotérmica.

Historia

El proceso fue patentado por Fritz Haber. En 1910, Carl Bosch comercializó el proceso y aseguró aún más patentes. Haber y Bosch fueron galardonados con el Nobel de Química en 1918 y 1931 respectivamente, por sus trabajos y desarrollos en la aplicación de la tecnología en altas presiones y temperaturas. El amoníaco fue producido utilizando el proceso Haber (a un nivel industrial) durante la I Guerra Mundial para su uso en explosivos. Esto ocurrió cuando el abasto de Chile estaba controlado casi en un 100% por los británicos.

Aspectos económicos y ambientales

El proceso Haber produce más de 100 millones de toneladas de fertilizante de nitrógeno al año. El 8,27% del consumo total de energía mundial en un año se destina a este proceso. Los fertilizantes que se obtienen son responsables tanto del sustento de más de un tercio de la población mundial debido a que la extracción de nutrientes del suelo por parte de la agricultura y ganadería es fenomenal y por ende deben ser repuestos de manera artificial, aunque el mal uso de los fertilizantes producen numerosos problemas ambientales por la erosión y el escurrimiento de nutrientes a napas y cuerpos de agua siendo el más emblemático la Eutrofización.

El impacto ambiental

Solo el 17% del amoniaco usado como fertilizante es consumido por los humanos a través de la comida. El resto acaba en la tierra o en el aire. Según un artículo de Nature Geoscience, las emisiones en ausencia de interferencia humana son de 0,5 kilos por hectárea y año. La agricultura moderna ha multiplicado por 20 esta cifra, lo que ha provocado la alteración del ciclo natural del nitrógeno aunque su impacto global aún no es muy conocido.

Hay dos problemas directamente relacionados con el amoniaco. Uno es el de la eutrofización de las aguas. Los nitratos acaban en mares y ríos, las algas y bacterias con exceso de nutrientes, acaban con el oxígeno que necesitan otras especies. Por otro lado, el nitrógeno reactivo está alterando el balance atmosférico, enriqueciendo el ozono de la troposfera y reduciendo el de la estratosfera. Eso sí, el amoniaco tiene el efecto positivo de la captura de CO2 en selvas y bosques debido a la mayor presencia de nitrógeno en el aire

Observe el video y consteste las siguientes preguntas en su blog:
A) Explica en tus propias palabras cómo funciona el ciclo del nitrógeno

Todos los organismos necesitamos nitrógeno ya que sin este no se puede procesar aminoácidos y otros compuestos virtales, las plantas absorben del agua y del terreno en donde están mientras que los animales por su parte lo toman de las plantas que se alimentan o de animales que se alimentan de plantas. El nitrógeno es indispensable ya que sin el moriríamos de forma inevitable.

También presentan una síntesis del ciclo de nitrógeno que presenta una fase de degradación que tiene lugar cuando los desechos de los seres vivos se descomponen liberando compuestos nitrogenados que serán aprovechados por la nueva generación de seres vivos sin embargo michos de estos desechos son sometidos a bacterias des nitrificantes que obtienen su energía de los compuestos de descomposición estos extraen el nitrógeno que vuelve a la atmosfera e inicia el ciclo de nuevo

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

Porque la mayoría de las plantas no lo pueden aprovechar de forma gasesosa tal y como esta en la atmosfera sino necesitan nitrógeno fijado.

 

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

Porque producen atomos de N y O en el aire que se combinan los compuestos nitrogenados restantes se mezclan con el agua de la lluvia y llegan hasta el suelo donde se produen cambios químicos que favorecen la absorción del N en las plantas.

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

Una cantidad aun mayor se fija en el suelo rotando cultivos como el maíz que consumen el nitrógeno del suelo con las legumbres que lo aportan quienes actúan como factorías fertilizantes naturales devolviendo al suelo el N

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

Las aguas se han visto seriamente contaminadas por los fertilixantes nitrogenados al filtrarse en el suelo y llegar a acuíferos de agua potable. Este exceso de nitrógeno causa un rápido creciiento de las plantas acuáticas que consumen todo el oxigeno del agua matando a peces y seres acuáticos.

Con los gases contaminantes que al estar en el aire y con N este se multipilca y cae a la tierra en la lluvia pero en exceso provocando la denominada lluvia acida la cual diezma los bosques del planeta.

el amoniaco hoy en dia es facil y barato de conseguir gracias a los avances cientificos y tecnologicos dentro de las industrias, es un hidruro de sumamente gran importancia y constituye una produccion a gran escala. este gas tiene altos niveles de exposicion producido a nivel mundial para sus diferentes aplicaciones como lo son las mas communes en la agricultura y limpieza que por cierto es uno de los mas antiguos en este ambito.

En la edad Antigua hubo varias formas de obtener el amoniaco como calentando raspaduras de cuernos de ciervos que se lo conocia como espiritu de cuerno de ciervo o la sal amoniacal obtenida al quemar estiercol de caballo.

Antes de la Primera Guerra Mundial se producía sobre todo por la destilación de productos vegetales nitrogenados. El amoníaco producido con una técnica nueva fue usado por primera vez a gran escala por los alemanes en la Primera Guerra Mundial para la producción de municiones.

El proceso inventado por Haber es utilizado para la produccion global de este compuesto que es un proceso donde el nitrogeno y el hidrogeno se combinan a altas temperaturas y presiones dentro de un catalizador de hierro dopado.