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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
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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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