Proceso científico de la obtención del amoniaco

El proceso consiste en la reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno, ambos gaseosos, (N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ΔHº = -46,2 kj/mol ΔSº < 0) , esta reacción es exotérmica, es decir, que al encontrarse en temperaturas muy altas, no se permite la producción del amoniaco; sin embargo a la velocidad en la cual se forma el compuesto a temperatura ambiente, es nula.

Esta reacción es muy lenta puesto que tiene una elevada energía de activación, consecuencia de la estabilidad del N₂. Por tal razón, Haber inventó una solución al problema, la cual fue utilizar un catalizador, en este caso, el Óxido de Hierro, que se reduce a H2; y al aumentar la presión, este favorece a su formación. Este método de Haber, se convirtió en un proceso por Bosh.

Prácticamente, en las plantas se operan con una presión de 100-1000 atm., y a una temperatura de  100-600 atm., en donde su reactor está comprendido por el Óxido de Hierro, sobre el Óxido de Aluminio; que a pesar de todo, la producción del amoniaco es un muy baja. Los gases de salida del reactor pasan por un condensador donde se puede licuar el NH₃ separándolo así de los reactivos, los cuales pueden ser nuevamente utilizados.

Los estudios sobre el mecanismo de la reacción indican que la etapa determinante de la velocidad de la reacción es la ruptura de la molécula de N₂ y la coordinación a la superficie del catalizador. El otro reactivo, H2, se activa más fácilmente. Se producen una serie de reacciones de inserción entre las especies adsorbidas para producir el NH₃.

El catalizador funciona adsorbiendo las moléculas de N₂ en la superficie del catalizador debilitando el enlace interatómico N-N; de esta forma se origina N atómico el cual reacciona con átomos de hidrogeno que provienen de la disociación de H₂ que también tiene lugar en la superficie metálica.

Ciclo del Nitrógeno

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

Presenta una fase de degradación, cuando los organismos muertos, estiércol, y otros compuestos de desechos, se descomponen, liberan compuestos nitrogenados que serán aprovechados por la nueva generación de los seres vivos, pero existen bacterias des nitrificantes que aprovechan de los organismos  muertos, en proceso de descomposición, convirtiendo una parte de los compuestos nitrogenados en nitrógeno gaseoso libre, para volver a iniciar 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 pueden absorber el nitrógeno de manera gaseosa, como se encuentra en la atmósfera, sino necesitan de nitrógeno fijado, obviamente combinados con otros elementos, pero gracias a la naturaleza, existen dos métodos para la producción de nitrógeno, a través de los rayos y de los cultivos.

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

Los rayos producen átomos de Oxígeno y Nitrógeno en el aire, que se producen cambios químicos, que benefician a las plantas.  Los compuestos nitrogenados obtenidos se mezclan con el agua, llegando así al suelo, donde son absorbidos por las plantas; esta fijación mediante los rayos, proporciona  grandes cantidades de nitrógeno a las plantas.

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

A diferencias del otro método de obtención del nitrógeno, este a través de los cultivos proporciona mayor cantidad de nitrógeno, comparada con el otro método, ya que al rotar los cultivos como, el maíz, que consume mucho el compuesto ya mencionado, con las legumbres, quienes son las portadoras del compuesto, consideradas factorías fertilizantes naturales, quienes devuelven al suelo grandes cantidades nitrógeno. Por medios de los nódulos, que se encuentran en las raíces, donde se desarrolla el proceso de fertilización natural, que están producidas por bacterias, estas fijan el nitrógeno para que  las plantas puedan asimilarlas y mantienen una relación simbiótica con las legumbres, y luego al estar regado el nitrógeno en el suelo, este es absorbido por las hiervas.

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

Se inicia mediante el uso de fertilizantes artificiales, ya que al ser regados, estos caen en pozos de aguas, las cuales se contaminan por el exceso de este compuesto, y también en las plantas, porque este fertilizante artificiales se filtran en el suelo; otra causa es el abundante estiércol, ya que son transportados por los ríos, algunas veces.

Además, la abundancia del nitrógeno en los ríos, lagos, mares, etc., hacen que crezcan y aparezcan plantas acuáticas con gran concentración de nitrógeno, matando y perjudicando a la vida marina; y al mezclarse el nitrógeno contaminado con el agua, causa la lluvia ácida, nieve y otras precipitaciones.

La historia del Amoniaco

RESUMEN:

El amoniaco, es un hidruro del grupo 15, de gran importancia en la industria; se caracteriza por ser un gas incoloro, intensamente picante y tóxico a la vez. Este es utilizado de manera mundial en el uso de fertilizantes, limpieza, municiones, además es una fuente primaria de nitrógeno en la producción de diferentes sustancias químicas. 

El proceso de obtención del amoniaco ha ido cambiando; su primera obtención fue en el antiguo Egipto, cuando se quemaba el estiércol de camello.  

Luego fue en la Edad Media, donde se calentaba las raspaduras del los cuernos de ciervos, conocido como espero tío de cuerno de ciervo.

Según un proceso el nitrógeno y el hidrógeno se combina a latas temperaturas sobre un  catalizador de hierro dopado.