Obtenção e uso da amônia

A amônia é um dos produtos químicos mais importantes para o ser humano, sendo uma das cinco substâncias produzidas em maior quantidade no mundo. Sua importância está relacionada ao seu uso direto como fertilizante e por constituir matéria-prima para a fabricação de outros fertilizantes nitrogenados. A amônia também é utilizada na produção de explosivos e de plástico.

Em 1898, Sir Wiliam Ramsey previu uma catástrofe para a humanidade: a escassez de fertilizantes nitrogenados para o século XX, o que provocaria uma redução muito grande na produção de alimentos em todo o mundo. Na época, o nitrogênio era obtido de depósitos naturais de nitrato de sódio e potássio ou de resíduos das aves marinhas.

A catástrofe prevista não aconteceu devido ao trabalho de dois alemães: o químico Fritz Haber e o engenheiro William Carl Bosch. Eles criaram um processo no qual conseguiram sintetizar a amônia a partir de seus elementos constituintes. Nesse processo, introduz-se N2 e H2 no reator e, após estabelecido o equilíbrio, esse mistura é transferida para um condensador, no qual o NH3 que está passando para o estado líquido é retirado rapidamente do sistema. A parte da mistura de N2 e H2 que não reagiu é levada novamente para o reator, repetindo o processo. Algumas condições favorecem a produção de grandes quantidades de NH3, como: baixas temperaturas; altas pressões; remoção do NH3 formado; presença de catalisador, o que aumenta a velocidade da reação.

No processo de Haber-Bosch, a amônia é produzida a altas temperaturas. Teoricamente, a altas pressões e à temperatura ambiente, o rendimento da síntese de amônia é de 90%, porém, nessas condições, a reação é muito lenta e o tempo necessário para atingir o equilíbrio é tão grande que os custos de produção tornariam o processo muito caro.

A reação, então, é realizada a altas temperaturas, o que aumenta a sua velocidade e diminui o tempo necessário para alcançar o equilíbrio.

A 500 oC e 200 atm, mesmo que o rendimento da reação seja de apenas 20%, o equilíbrio é alcançado em menos de um minuto. Se a elevação da temperatura diminui o rendimento da reação e os outros fatores que a favorecem deslocam o equilíbrio no sentido de aumentar a produção de amônia, viabilizando economicamente o processo.

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