Prática 7 Obtenção amonia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS
QUÍMICA INORGÂNICA
PREPARAÇÃO DA AMÔNIA 
Kelly Aparecida Silva Souza
Tayná Roberta Nunes
Prof. Dr: Antônio Doriguetto
ALFENAS
2017
INTRODUÇÃO
A palavra nitrogênio possui muitos significados. De acordo com Russell, “em alemão o nome para nitrogênio é Stickstoff, literalmente ‘matéria sufocante’. [...]Em francês, o nome para o nitrogênio é azoto, que significa ‘sem vida’”. A molécula de nitrogênio é muito estável o que leva o elemento a ser inerte à baixa temperatura. Todavia, a atividade química do elemento aumenta à medida que se eleva a sua temperatura. Quando o nitrogênio está em altas temperaturas combina-se com metais e não-metais. Das reações com os não-metais, as reações com o hidrogênio são as mais importantes, pois formam os hidretos, entre eles a amônia, produto o qual estudaremos nos discorrer deste experimento.
A amônia, por sua vez, é um gás incolor com odor característico, possui densidade baixa, com relação ao ar (amônia= 0,5963 e ar= 1,2013 à 20°C) e condensa-se facilmente gerando um líquido incolor e refrativo. Segundo Ohlweiler, “a molécula NH3 é piramidal e sua estrutura é tetraédrica, com hibridização sp3, possuindo um par de elétrons isolado ocupando um dos vértices do tetraedro”. A amônia, NH3, “ forma complexos de coordenação com os íons metálicos dos grupos do Co, Ni, Cu e Zn, o que está de acordo com suas propriedades de doador de elétrons” (LEE, 1980). É, também, uma base fraca, e no estado líquido apresenta pontes de hidrogênio.
As propriedades físicas da amônia líquida são muito semelhantes às da água, uma vez que se apresenta como um ótimo solvente protônico para diversas substâncias, incluindo os sais. Assim, como a água, a amônia “possui uma constante dielétrica muito elevada, apresenta ligações de hidrogênio e é auto ionizada” (RUSSELL, 1994). A molécula de amônia por ser polar, devido as ligações de hidrogênio, dissolve-se rapidamente em água, que também é polar, isto resulta numa alta solubilidade do NH3. A amônia também se combina fortemente com ácidos dando origem a compostos com comportamento de sais. 
O processo de obtenção da amônia nas industrias se dá pelo processo de Haber-Bosch que consiste na reação dos gases nitrogênio e hidrogênio, sob condições adequadas de pressão de temperatura (pressão de 200 atm 500 °C). A amônia é uma matéria-prima que possui muitas aplicações, como, por exemplo, fertilizantes agrícolas, produtos de limpeza, cosméticos, plásticos, entre outros. Contudo, é usual uma aplicabilidade incorreta da amônia, nas áreas agrícola e cosmética, principalmente, onde há um uso de concentrações e/ou quantidades exacerbadas dos produtos recorrentes do amoníaco, tornando-o prejudicial à saúde.
OBJETIVO 
 Obtenção e caracterização da amônia 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
MATERIAIS DE USO COMUM 
Água destilada
Balança semi-analítica
Papel-toalha
Fósforos 
MATERIAIS POR GRUPO 
Duas hastes universais
Garra
Bico de Bunsen
Dois tubos de ensaio
Rolha de borracha furada que se encaixe no tubo de ensaio
Balão de fundo redondo de 500 mL
Rolha de borracha com dois furos paralelos que se adapte ao balão de fundo redondo
Dois béqueres de 500 mL
Mangueiras de borracha
Espátula
Rolha de Borracha
Tubos de vidro de acordo com as montagens mostradas nas Figuras 1 e 1.1
Seringa
Agulha
Espátula de Metal 
REAGENTES 
Cloreto de Amônio
Hidróxido de Sódio
Fenolftaleína
100 mL de solução de HCl 0,1 M 
PROCEDIMENTO 
Preparou-se a montagem mostrada na Figura 1. 
Figura 1: Montagem do primeiro experimento.
Fonte: Do experimento
Colocou-se 100 mL de solução de HCl 0,1 M e algumas gotas de fenolftaleína no béquer da montagem representada na Figura 1.
Introduziu-se no tubo de ensaio, mostrado na Figura 1, 2,0603g de NH4Cl. 
Adicionou-se 2,1894g de NaOH no mesmo tubo de ensaio.
O tubo de ensaio foi tampado com uma rolha e agitado rapidamente. Destampou-o e recolocou-o na montagem (Figura 1). 
Aqueceu-se suavemente o tubo de ensaio com um bico de Bunsen. 
Quando a solução contida no béquer mudou de cor, transformou-se a montagem mostrada na Figura 1 na montagem da Figura 1.1, utilizando outro béquer de 500 mL contendo 100 mL de água e algumas gotas de fenolftaleína. 
Figura 1.1: Montagem do segundo experimento
Fonte: Do experimento 
Utilizando uma seringa, colocou-se cerca de 10 mL de água destilada dentro do balão de fundo redondo. Observou-se por alguns instantes.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ao adicionar o cloreto de amônio ao tubo de ensaio, juntamente com o cloreto sódio, tampou-se o tubo com uma rolha e agitou-se. Durante a agitação houve a formação do gás amoníaco (Equação 1), aumentando a pressão interna do tubo fazendo com que a rolha saltasse produzindo um estouro.
NH4Cl (s) + NaOH (s) → NH3 (g) + NaCl (s) + H2O (l) (1)
Após esse processo, colocou-se o tubo de ensaio na montagem (Figura 1), onde o NH3 percorreu todo o sistema, enchendo o balão com gás amoníaco, até chegar ao béquer e borbulhar a solução de HCl contida no mesmo. Essa reação produziu cloreto de amônio (Equação 2), que provocou a mudança da coloração, de incolor para rosa, demostrando a neutralização do ácido e aumento do pH.
NH3 (g) + HCl (aq) → NH4Cl (s) (2)
Logo depois da mudança da coloração, preparou-se a segunda montagem (Figura 1.1) utilizando o balão de fundo chato que continha gás amoníaco, produzindo na montagem anterior. Utilizando uma seringa, colocou-se cerca de 10 mL de água destilada dentro do balão e observou-se dois fenômenos. O primeiro fenômeno observado foi o físico onde ao adicionar-se a água no balão houve a dissolução de um pouco de NH3, isto diminuiu a pressão no interior do mesmo e possibilitou a aspiração da água, causando um efeito chafariz (Imagem 1). Durante este processo observou-se o fenômeno químico, a reação entre a amônia e a água (Equação 3). Enquanto a água era aspirada ela adquiria uma coloração rosa, devido a formação de uma base fraca, o que levou a mudança do pH de neutro para alcalino indicado pela fenolftaleína (Imagem 3).
NH3 (g) +H2O (l) → NH4OH (aq) 				 (3)
Imagem 1: Chafariz
Fonte: Dos autores
CONCLUSÃO
Averiguou-se através deste experimento que é possível obter a amônia em laboratório, mesmo que em pequenas proporções. A obtenção do gás amoníaco deu-se por um processo rápido e simples, sem que fosse necessário a utilização de catalisadores e altas temperaturas como, geralmente, é feito pelas indústrias através do processo Haber. Através do NH3 obtido foi produzido outras substâncias. Ao reagir com o ácido clorídrico obteve-se NH4Cl e ao reagi-lo com a água formou-se NH4OH. Constatou-se que a amônia possui caráter covalente e em meio aquoso faz ligações de hidrogênio e dipolo-dipolo. Além do mais, foi verificado que a amônia e os produtos das reações deste experimento, possuem caráter básico. 
ANEXO 1
QUESTÕES
Escreva a equação da reação ocorrida no tubo de ensaio representado na Figura 1. 
RESPOSTA:
O cloreto de amônia reagiu com o hidróxido de sódio formando o gás amoníaco, cloreto de sódio e água. 	
NH4Cl (s) + NaOH (s) → NH3 (g) + NaCl (s) + H2O(l)
Por que ocorre a mudança de cor observada no béquer representado na Figura 1? Explique, utilizando equações químicas. 
RESPOSTA:
Porque houve a neutralização do ácido clorídrico e a formação de cloreto de amônio, alterando o pH de ácido para básico. 
NH3 (g) → NH3 (aq) + H2O(aq) → NH4 + OH-(aq)
Após a adição de água (Figura 1.1) ocorrem dois processos importantes: um fenômeno físico e um fenômeno químico. Quais são esses fenômenos? Escreva a equação que representa o fenômeno químico
RESPOSTA:
- Fenômeno físico: Observou-se o efeito de chafariz, onde água do béquer esguichou para dentro do balão de fundo chato. Esse fenômeno pode ser explicado devido a diferença de pressão. Quando adicionou-se uma pequena quantidade deágua no balão, assim ocorreu a dissolução de um pouco de NH3, isto diminuiu a pressão no interior do balão e possibilitou a aspiração da água. 
- Fenômeno químico: O gás amoníaco ao reagir com a água aspirada do béquer formou hidróxido de amônio (NH4OH) que é uma base fraca. A passagem do pH de neutro para alcalino pôde ser observada através da mudança de coloração, de incolor para rosa.
NH3 (g) +H2O (l) → NH4OH (aq) 
REFERÊNCIAS
ALVES, Líria. Obtenção da amônia: Processo de Haber-Bosch. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-amonia-processo-haberbosch.htm>. Acesso em: 26 maio 2017.
IRIVAN. Usos da Amônia, NH3, na Indústria. Disponível em: <http://www.marquecomx.com.br/2015/08/usos-da-amonia-nh3-na-industria.html>. Acesso em: 26 maio 2017.
JOLLY, William L.. A Química dos Não-Metais. São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1976.
LEE, J. D.. Química Inorgânica Não Tão Concisa. São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1991.
OHWEILER, Otto Alcides. Química Inorgânica. São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1971.
RUSSELL, John B.. Química Geral. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 2013.
SILVA, Erivanildo Lopes da. Amônia: Propriedades e usos. Disponível em: <https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/amonia-propriedades-e-usos.htm>. Acesso em: 26 maio 2017.