Obtenção e Caracterização da Amônia

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Universidade Estadual de Maringá
Centro de Ciências Exatas
Departamento de Química
4° Prática
Obtenção e Caracterização da Amônia 
 (Exercícios de aprendizado)
 Docente: 
 Discentes: 
 
 
 
 
Maringá, dezembro de 2019.
REAÇÕES:
Reação 1: produção da amônia
NH4Cl(S) + NaOH(S) NH3(G) + H20(L) + NaCl(S) 
Reação 2: formação de uma base fraca
NH3(G) + H20(L) NH4+(AQ) + OH-(AQ)
Reação 3: titulação
NH4OH(AQ) + HCl(AQ) NH4Cl(AQ) + H20(L)
Reação 4: equilíbrio da solução de amônia no aquecimento
NH3(G) + H20(L) NH4+(AQ) + OH-(AQ)
INCOLOR <-----equilíbrio---- ROSA 
Reação 5: equilíbrio da solução de amônia aumentando a concentração de NH4Cl 
NH3(G) + H20(L) NH4+(AQ)+ OH-(AQ)
INCOLOR <-----equilíbrio----- ROSA
 
 Exercícios de aprendizado: 
1) Qual é o principal método de preparação da amônia (industrial)? 
 O principal método de preparação industrial da amônia é o processo Haber-Bosch, onde uma mistura de 3 mols de gás hidrogênio e 1 mol de gás nitrogênio é colocada em contato com calor e mandados para um compressor, logo após a mistura é mandada para um reator onde há catalisador de ferro, a 450°C e a 200atm de pressão. Conforme os gases presentes vão evaporando eles entram em contato com um condensador onde se liquefazem, novamente a mistura é levemente aquecida fazendo com que os gases leves como o hidrogênio e o nitrogênio evaporem e voltem para o reator refazendo todo o ciclo de formação, já a amônia que não evapora junto com os gases leves é coletada em cilindros.
2) O que diz o Princípio de Le Chatelier e como ele é aplicado no processo Haber (ou Haber-Bosch)? 
 O princípio de Le Chatelier diz que “Todo sistema em equilíbrio quando perturbado, tende a ajustar-se de modo a restabelecer o equilíbrio e remover a perturbação”; (BROWN, 2005). O princípio de Le Chatelier no processo Haber-Bosch é aplicado quando no fim do ciclo de produção da amônia, a amônia formada é retirada do meio, fazendo com que, para se restabelecer o equilíbrio aumente-se a produção de amônia, deste modo aumentando o rendimento da reação. 
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H0 = -92,6 KJ.mol-1
 <----equilíbrio---- 
3) O que é “efeito do íon comum”?
 O efeito do íon comum no equilíbrio de espécies iônicas consiste em: quando um íon já presente no meio é adicionado fazendo com que sua quantidade aumente, o equilíbrio da reação se desloca a fim de consumir essa quantidade adicionada do íon, o equilíbrio só se restaura quando toda quantidade adicionada é consumida pelas espécies presentes. 
 No caso do experimento realizado em laboratório, podemos ver o efeito do íon comum na reação 5 do relatório, quando adicionamos mais NH4Cl no meio, o equilíbrio se deslocou para a formação de NH3(G) + H20(L) deixando a solução incolor.
4) Calcule o rendimento da reação e discuta as possíveis causas de erros que podem ter levado a um rendimento real diferente do rendimento teórico.
NH4Cl(S) + NaOH(S) NH3(G) + H20(L) + NaCl(S) 
m=2 g m=2 g
MM=53,491 g/mol MM=39,997 g/mol
n=0,03738 mol n=0,050 mol
Como o NH4Cl(S) é o agente limitante e a proporção de formação da amônia é de 1:1 o número de mols teórico de amônia é:
NH4Cl(S) + NaOH(S) NH3(G) + H20(L) + NaCl(S) 
n=0,03738 mol n(teo)=0,03738 mol
 MM= 17,031 g/mol
Para obtermos o número de mols experimental da amônia usamos os dados coletados na titulação:
NH4OH(AQ) + HCl(AQ) NH4Cl(AQ) + H20(L)
 V= 0,02033 L
 C= 0,1455 mol/L 
 N(exp)=0,002958 mol 
Como a proporção de HCl e NH4Cl é de 1:1, e a de NH4Cl e da amônia também é 1:1 usamos o n(exp) obtido do HCl sendo o n(exp)da amônia e calculamos a porcentagem de rendimento da amônia nesse experimento:
n(teo)=0,03738 mol de NH3 --------------- 100% rendimento
N(exp)=0,002958 mol de NH3---------------x
 X=7,91% de rendimento
O baixo rendimento desse experimento pode ter como causa um sistema não fechado no aquecimento de NH4Cl(S) + NaOH(S) ; pode-se também não ter aquecido por tempo suficiente ou ter sobrado amônia na torre de absorção; sem contar erros experimentais como má aferição das medidas e/ou perda da amônia por evaporação/vazamentos nas vidrarias.
 
 Referências Bibliográficas:
-Química: a ciência central/ Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay ,Jr., Bruce E. Bursten; São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
- A síntese da amônia: alguns aspectos históricos/Chagas Aécio P.; Quím. Nova vol.30 no.1 São Paulo Jan./Feb. 2007 ; On-line version ISSN 1678-7064
- Processo de Haber-Bosch/ Ribeiro Daniel; (2013), Revista de Ciência Elementar, 1(01):0029; volume 1, número 1.