Page 297 - A. Doadrio: Quimica Inorganica
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Actualmente,
se
producen
unas
150
millones
de
toneladas
métricas
al
año
de
amoníaco,
de
las
que
un
80%
son
destinadas
a
la
agricultura.
El
proceso
de
Haber-‐Bosch
para
la
síntesis
del
amoníaco
se
basa
en
la
reacción:
N2
+
3H2
⇄
2NH3
gas
El
problema,
es
que
la
reacción
es
muy
lenta
debido
a
la
elevada
energía
de
disociación
de
la
molécula
de
N2
por
lo
que
hay
que
emplear
catalizadores
(óxido
de
hierro),
pero
estos
condicionan
la
temperatura
de
trabajo,
que
tiene
que
ser
alta
(de
unos
500
°C)
y
como
la
reacción
exotérmica
(ΔH°=
-‐46,2
kJ/mol),
al
elevar
la
temperatura
el
equilibrio
se
desplaza
hacia
la
izquierda,
por
lo
que
el
rendimiento
es
muy
pobre.
Para
compensar
esto,
se
deben
de
utilizar
presiones
también
altas,
pues
en
contraposición
desplazan
el
equilibrio
hacia
la
formación
de
amoníaco.
Se
puede
acceder
a
una
simulación
en
forma
de
script,
donde
se
puede
interaccionar
para
modificar
la
presión
y
temperatura
de
la
reacción
de
síntesis
del
amoníaco
y
ver
como
se
modifica
el
rendimiento,
desde
el
siguiente
enlace
web.
Hoy
en
día,
las
plantas
de
obtención
de
amoníaco
operan
a
una
presión
de
100
a
1.000
atmósferas
y
a
una
temperatura
de
400
a
600
°C.
En
el
reactor
de
síntesis
se
utiliza
α-‐Fe
como
catalizador
sólido
(Fe2O3
sobre
AlO3)
en
una
catálisis
heterogénea
(fases
diferentes
del
catalizador
y
reactivos).
A
pesar
de
todo,
la
formación
de
NH3
es
baja,
con
un
rendimiento
alrededor
del
15%.
Los
gases
de
salida
del
reactor
pasan
por
un
condensador
donde
se
puede
licuar
el
NH3
para
así
separarlo
de
los
reactivos,
los
cuales
pueden
ser
reutilizados.
Los
estudios
sobre
el
mecanismo
de
la
reacción
muestran
que
la
fase
que
determina
la
velocidad
de
la
reacción
es
la
ruptura
de
la
molécula
gaseosa
de
N2
y
la
coordinación
a
la
superficie
del
catalizador
sólido.
El
otro
reactivo,
el
H2
gas
se
activa
mejor.
El
catalizador
funciona
adsorbiendo
las
moléculas
de
N2
en
su
superficie
y
así,
se
debilita
el
enlace
N-‐N
para
formar
nitrógeno
atómico,
el
cual
reacciona
con
átomos
de
hidrógeno
que
provienen
también
de
la
disociación
de
la
molécula
de
H2
sobre
la
superficie
sólida
del
catalizador.
Un
diagrama
del
proceso
lo
podemos
ver
en
la
figura
11.2.
CAPÍTULO
11:
COMPUESTOS
DEL
GRUPO
15
|297
se
producen
unas
150
millones
de
toneladas
métricas
al
año
de
amoníaco,
de
las
que
un
80%
son
destinadas
a
la
agricultura.
El
proceso
de
Haber-‐Bosch
para
la
síntesis
del
amoníaco
se
basa
en
la
reacción:
N2
+
3H2
⇄
2NH3
gas
El
problema,
es
que
la
reacción
es
muy
lenta
debido
a
la
elevada
energía
de
disociación
de
la
molécula
de
N2
por
lo
que
hay
que
emplear
catalizadores
(óxido
de
hierro),
pero
estos
condicionan
la
temperatura
de
trabajo,
que
tiene
que
ser
alta
(de
unos
500
°C)
y
como
la
reacción
exotérmica
(ΔH°=
-‐46,2
kJ/mol),
al
elevar
la
temperatura
el
equilibrio
se
desplaza
hacia
la
izquierda,
por
lo
que
el
rendimiento
es
muy
pobre.
Para
compensar
esto,
se
deben
de
utilizar
presiones
también
altas,
pues
en
contraposición
desplazan
el
equilibrio
hacia
la
formación
de
amoníaco.
Se
puede
acceder
a
una
simulación
en
forma
de
script,
donde
se
puede
interaccionar
para
modificar
la
presión
y
temperatura
de
la
reacción
de
síntesis
del
amoníaco
y
ver
como
se
modifica
el
rendimiento,
desde
el
siguiente
enlace
web.
Hoy
en
día,
las
plantas
de
obtención
de
amoníaco
operan
a
una
presión
de
100
a
1.000
atmósferas
y
a
una
temperatura
de
400
a
600
°C.
En
el
reactor
de
síntesis
se
utiliza
α-‐Fe
como
catalizador
sólido
(Fe2O3
sobre
AlO3)
en
una
catálisis
heterogénea
(fases
diferentes
del
catalizador
y
reactivos).
A
pesar
de
todo,
la
formación
de
NH3
es
baja,
con
un
rendimiento
alrededor
del
15%.
Los
gases
de
salida
del
reactor
pasan
por
un
condensador
donde
se
puede
licuar
el
NH3
para
así
separarlo
de
los
reactivos,
los
cuales
pueden
ser
reutilizados.
Los
estudios
sobre
el
mecanismo
de
la
reacción
muestran
que
la
fase
que
determina
la
velocidad
de
la
reacción
es
la
ruptura
de
la
molécula
gaseosa
de
N2
y
la
coordinación
a
la
superficie
del
catalizador
sólido.
El
otro
reactivo,
el
H2
gas
se
activa
mejor.
El
catalizador
funciona
adsorbiendo
las
moléculas
de
N2
en
su
superficie
y
así,
se
debilita
el
enlace
N-‐N
para
formar
nitrógeno
atómico,
el
cual
reacciona
con
átomos
de
hidrógeno
que
provienen
también
de
la
disociación
de
la
molécula
de
H2
sobre
la
superficie
sólida
del
catalizador.
Un
diagrama
del
proceso
lo
podemos
ver
en
la
figura
11.2.
CAPÍTULO
11:
COMPUESTOS
DEL
GRUPO
15
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