Processo de Haber-Bosch: Fixação de Nitrogênio

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Questions and Answers

Qual é o processo industrial mais importante para a fixação do nitrogênio?

Processo de Haber-Bosch

Quem descobriu como combinar diretamente N₂ e H₂ em laboratório?

Fritz Haber

Qual engenheiro químico desenvolveu os equipamentos necessários para a produção industrial de amônia?

Carl Bosch

Quais condições de pressão e temperatura são normalmente empregadas no processo Haber-Bosch na prática?

<p>200 atmosferas e 380-450°C</p> Signup and view all the answers

Qual catalisador é comumente usado no processo Haber-Bosch?

<p>Ferro ativado</p> Signup and view all the answers

Por que é mais econômico usar uma temperatura mais elevada no processo Haber-Bosch, mesmo que a percentagem de conversão em NH₃ seja menor?

<p>O equilíbrio é atingido mais rapidamente.</p> Signup and view all the answers

Qual é a conversão aproximada de N₂ em NH₃ com uma única passagem pelo catalisador a cerca de 400°C?

<p>15%</p> Signup and view all the answers

De que material são feitas as instalações industriais para o processo Haber-Bosch?

<p>Liga de aço com níquel e cromo</p> Signup and view all the answers

Quais são os dois principais componentes diretamente combinados no processo Haber-Bosch?

<p>Nitrogênio (N₂) e hidrogênio (H₂)</p> Signup and view all the answers

Quais são os três maiores produtores de amônia?

<p>Rússia, China e EUA</p> Signup and view all the answers

Em termos de número de mol, qual substância é produzida em maior quantidade?

<p>Amônia (NH₃)</p> Signup and view all the answers

Como a mistura gasosa resultante do processo Haber-Bosch é tratada após a passagem pelo catalisador?

<p>É resfriada para formar NH₃ líquida, e a mistura dos gases N₂ e H₂ é reciclada.</p> Signup and view all the answers

Qual princípio químico sugere a necessidade de altas pressões e baixas temperaturas para deslocar o equilíbrio para a direita na produção de amônia?

<p>Princípio de Le Chatelier</p> Signup and view all the answers

O primeiro complexo de dinitrogênio, o cátion pentamin(dinitrogênio)rutênio(II), foi obtido por meio de qual reação?

<p>Redução do tricloreto de rutênio com hidrazina</p> Signup and view all the answers

A produção mundial anual de NH₃ aumentou de cerca de 1 milhão de toneladas por ano em 1950 para quanto em 1992?

<p>110 milhões de toneladas</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Processo Haber-Bosch

Processo industrial crucial para fixar nitrogênio, combinando N₂ e H₂.

Princípio de Le Chatelier

Sugere que altas pressões e baixas temperaturas favorecem a formação de NH3.

200 atmosferas, 380-450 °C, ferro ativado

Condições práticas para o processo Haber-Bosch.

Resfriamento e Reciclagem

Amostra gasosa é resfriada para formar amônia líquida, N₂e H₂ é reciclado.

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Processo Haber-Bosch

O processo Haber-Bosch envolve o uso de elevadas temperaturas e pressões.

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Fixação biológica de nitrogênio

Bactérias convertem N₂ em formas utilizáveis pelas plantas.

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Pesquisa de novos catalisadores

Consiste em catalisadores de metais de transição para produzir amônia a baixo custo.

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Cátion pentamin(dinitrogênio)rutênio(II)

Primeiro complexo de dinitrogênio, o cátion pentamin(dinitrogênio)rutênio(II), foi obtido em 1965 por meio da redução do tricloreto de rutênio com hidrazina.

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Study Notes

  • O processo Haber-Bosch é o método industrial mais relevante para a fixação de nitrogênio.
  • Fritz Haber descobriu como combinar N₂ e H₂ diretamente em laboratório, ganhando o Nobel de Química em 1918.
  • Carl Bosch desenvolveu os equipamentos para a produção industrial de amônia, sendo laureado com o Nobel de Química em 1931 por pesquisas em altas pressões.
  • A reação do processo Haber-Bosch é: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ + calor.
  • O princípio de Le Chatelier indica que altas pressões e baixas temperaturas favorecem a formação de NH₃.
  • Embora temperaturas menores aumentem a conversão, a reação atinge o equilíbrio lentamente, necessitando de um catalisador.
  • As condições práticas envolvem 200 atmosferas de pressão, 380-450°C, e um catalisador de "ferro ativado".
  • Usar uma temperatura mais elevada é mais econômico, pois o equilíbrio é atingido mais rapidamente, mesmo com uma menor conversão em NH₃.
  • A cerca de 400°C, obtém-se 15% de conversão em uma passagem pelo catalisador.
  • A mistura gasosa é resfriada para formar NH₃ (amônia) líquida, e os gases N₂ e H₂ são reciclados.
  • A instalação usa uma liga de aço com níquel e cromo.
  • A produção mundial de NH₃ aumentou de 1 milhão de toneladas/ano em 1950 para 110 milhões em 1992.
  • A amônia tem uma massa molecular pequena e é a substância produzida em maior quantidade em número de mol.
  • Os maiores produtores de amônia são: Rússia (27%), China (21%), EUA (18%), Canadá (4%), Romênia e Alemanha (4% cada), Holanda e México (3% cada), Polônia e Itália (2% cada).
  • Bactérias fixam nitrogênio à temperatura e pressão ambiente, enquanto a indústria usa altas temperaturas e pressões.
  • Estima-se que bactérias fixam 175 milhões de toneladas de N₂ anualmente.
  • Em comparação, a produção industrial de NH3 em 1992 foi de 110 milhões de toneladas (via processo Haber-Bosch).
  • Há esforços para encontrar catalisadores de metais de transição para produzir amônia a baixo custo, sem altas temperaturas e pressões.
  • O primeiro complexo de dinitrogênio, o cátion pentamin(dinitrogênio)rutênio(II), foi obtido em 1965 por redução do tricloreto de rutênio com hidrazina.

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