PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I

PROCESSOS QUÍMICOS PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS IINDUSTRIAIS I

DERIVADOS INORGÂNICOS DERIVADOS INORGÂNICOS DO NITROGÊNIODO NITROGÊNIO

NITRATO DE AMÔNIONITRATO DE AMÔNIO

• Mais importante fertilizante Mais importante fertilizante nitrogenado devido:nitrogenado devido:– à taxa elevada de nitrogênio (33%)à taxa elevada de nitrogênio (33%)– à simplicidadeà simplicidade– ao baixo custo de fabricaçãoao baixo custo de fabricação– por combinar nitrogênio de ação rápida por combinar nitrogênio de ação rápida

(do nitrato) com nitrogênio de ação lenta (do nitrato) com nitrogênio de ação lenta (do amônio)(do amônio)

NHNH44NONO33


• Uma de suas particularidades agronômicas Uma de suas particularidades agronômicas é que detem, ao mesmo tempo, duas formas é que detem, ao mesmo tempo, duas formas de fornecimento de nitrogênio ao solo, a de fornecimento de nitrogênio ao solo, a nítrica (NOnítrica (NO33

--) e a amoniacal (NH) e a amoniacal (NH44++). ).

• Como a forma amoniacal tem carga elétrica Como a forma amoniacal tem carga elétrica positiva (+), pode se ligar aos colóides do positiva (+), pode se ligar aos colóides do solo, principalmente nas argilas, pois as solo, principalmente nas argilas, pois as mesmos têm cargas elétricas negativas. mesmos têm cargas elétricas negativas.

NHNH44NONO33


• O mesmo não ocorre com a forma nítrica O mesmo não ocorre com a forma nítrica que tem carga elétrica negativa (-), não que tem carga elétrica negativa (-), não sendo, portanto, absorvida pelas argilas, sendo, portanto, absorvida pelas argilas, podendo sofrer o processo de perda podendo sofrer o processo de perda chamado lixiviação ou percolação, que é chamado lixiviação ou percolação, que é transporte às camadas mais profundas dos transporte às camadas mais profundas dos solos, escapando assim da ação solos, escapando assim da ação absorvedora das raízes das plantasabsorvedora das raízes das plantas

NHNH44NONO33


• Empregado nas formulações de Empregado nas formulações de explosivos de mineração (dinamites, explosivos de mineração (dinamites, lamas explosivas, emulsões lamas explosivas, emulsões explosivas, anfos, carbonitratos). explosivas, anfos, carbonitratos). Misturado com TNT forma uma carga Misturado com TNT forma uma carga explosiva (amatol).explosiva (amatol).

NHNH44NONO33


• Quando detona, nos explosivos em que Quando detona, nos explosivos em que está presente, decompõe-se com grande está presente, decompõe-se com grande velocidade e violência, segundo a reação:velocidade e violência, segundo a reação:

2NH2NH44NONO33 2N 2N22 + 4H + 4H22O + OO + O22

• Esta reação ocorre somente pela Esta reação ocorre somente pela iniciação provocada por um explosivo iniciação provocada por um explosivo detonador poderoso ou pelo aquecimento detonador poderoso ou pelo aquecimento confinado na presença de matéria confinado na presença de matéria orgânica oxidável.orgânica oxidável.

NHNH44NONO33


• Empregado na fabricação de óxido Empregado na fabricação de óxido nitroso, anestésico de amplo uso. O nitroso, anestésico de amplo uso. O nitrato de amônio muito puro, 99,5%, nitrato de amônio muito puro, 99,5%, aquecido entre 200 e 260ºC, aquecido entre 200 e 260ºC, decompõe-se liberando o óxido decompõe-se liberando o óxido nitroso:nitroso:

NHNH44NONO33 NN22O + 2HO + 2H22OO

NHNH44NONO33


NHNH44NONO33

Neutralização do ácido nítrico pelo amoníaco:Neutralização do ácido nítrico pelo amoníaco:HNOHNO3(aq)3(aq) + NH + NH3(g)3(g) NH NH44NONO3(aq)3(aq) H = -20,6 kcalH = -20,6 kcal


Processo Stengel:Processo Stengel:

Economiza calor e diminui o custo dos Economiza calor e diminui o custo dos equipamentos pela reação do ácido equipamentos pela reação do ácido nítrico pré-aquecido e do amoníaco num nítrico pré-aquecido e do amoníaco num reator contínuo, em que o vapor é reator contínuo, em que o vapor é separado do nitrato de amônio fundido, separado do nitrato de amônio fundido, que cai numa torre de pelotização ou é que cai numa torre de pelotização ou é solidificado em escamas.solidificado em escamas.

NHNH44NONO33


Processo Stengel:Processo Stengel:

O nitrato de amônio é obtido com O nitrato de amônio é obtido com umidade em torno de 0,2%, mas é umidade em torno de 0,2%, mas é higroscópico.higroscópico.

Cobertura para evitar o empedramento, Cobertura para evitar o empedramento, com substâncias anti-higroscópicas.com substâncias anti-higroscópicas.

NHNH44NONO33

NITRATO DE SÓDIONITRATO DE SÓDIO

• Utilizado como fertilizante e como matéria-Utilizado como fertilizante e como matéria-prima industrial (como exemplo, usado na prima industrial (como exemplo, usado na produção de explosivos de mineração e na produção de explosivos de mineração e na pólvora negra). pólvora negra).

• Até a expansão da produção de amônia Até a expansão da produção de amônia sintética, o nitrato de sódio era obtido das sintética, o nitrato de sódio era obtido das minas do Chile, situadas no deserto, entre minas do Chile, situadas no deserto, entre 1200 e 2700 m de altura, estendendo-se por 1200 e 2700 m de altura, estendendo-se por 650 km, com largura de até 65 km.650 km, com largura de até 65 km.

• Ainda hoje, o Chile exporta esse produto Ainda hoje, o Chile exporta esse produto (“Salitre”).(“Salitre”).

NaNONaNO33

NITRATO DE SÓDIONITRATO DE SÓDIO

• O Processo Guggenhein é baseado na O Processo Guggenhein é baseado na reação de cloreto de sódio com ácido reação de cloreto de sódio com ácido nítrico:nítrico:

3NaCl + 4HNO3NaCl + 4HNO33 3NaNO 3NaNO33 + Cl + Cl22 + NOCl + 2H + NOCl + 2H22OO

NaNONaNO33

ÁCIDO NÍTRICOÁCIDO NÍTRICO

• O ácido nítrico é um ácido de elevado grau O ácido nítrico é um ácido de elevado grau de ionização e volátil à temperatura de ionização e volátil à temperatura ambienteambiente. É um ácido forte.. É um ácido forte.

• Tipos industriais mais comuns: 54% e 98% Tipos industriais mais comuns: 54% e 98% (AN concentrado)(AN concentrado)

• Os alquimistas chamavam de Os alquimistas chamavam de aqua fortisaqua fortis o o ácido nítrico e ácido nítrico e aqua regiaaqua regia a mistura de a mistura de ácidos nítrico e clorídrico, conhecida pela ácidos nítrico e clorídrico, conhecida pela sua capacidade de dissolver o ouro.sua capacidade de dissolver o ouro.

HNOHNO33


EMPREGOS:EMPREGOS:• Oxidante ácido, na separação da prata e do ouro, na Oxidante ácido, na separação da prata e do ouro, na

decapagem do latão e na gravação em metal.decapagem do latão e na gravação em metal.• Fabricação de nitratos orgânicos e inorgânicos e de Fabricação de nitratos orgânicos e inorgânicos e de

nitroderivados.nitroderivados.• Nitratos inorgânicos: de amônio, de sódio, de cobre Nitratos inorgânicos: de amônio, de sódio, de cobre

e de prata.e de prata.• Nitrocompostos Nitrocompostos explosivos: nitrato de amônio, explosivos: nitrato de amônio,

nitroglicerina, nitrocelulose, TNT, nitropentaeritritolnitroglicerina, nitrocelulose, TNT, nitropentaeritritol• Nitrobenzeno Nitrobenzeno anilina (corantes) anilina (corantes)

HNOHNO33


• Durante muitos anos, o ácido nítrico foi obtido do Durante muitos anos, o ácido nítrico foi obtido do salitre do Chile, mediante a reação:salitre do Chile, mediante a reação:

NaNONaNO33 + H + H22SOSO44 NaHSO NaHSO4 4 + HNO+ HNO33

• O processo moderno envolve a oxidação do O processo moderno envolve a oxidação do amoníaco ao ar. O processo tornou-se econômico amoníaco ao ar. O processo tornou-se econômico em virtude da diminuição do preço do amoníaco e em virtude da diminuição do preço do amoníaco e graças às grandes economias que se fazem diante graças às grandes economias que se fazem diante do antigo procedimento ao nitrato de sódio. Não do antigo procedimento ao nitrato de sódio. Não apenas o investimento inicial em fábricas é menor, apenas o investimento inicial em fábricas é menor, mas também ficam muito reduzidos os custos de mas também ficam muito reduzidos os custos de manutenção e reparos.manutenção e reparos.

HNOHNO33


• Matérias-primas: amoníaco anidro, ar e água. Matérias-primas: amoníaco anidro, ar e água. • Catalisador: tela de platina-ródio.Catalisador: tela de platina-ródio.• Em virtude de sua pequena massa molecular, o Em virtude de sua pequena massa molecular, o

amoníaco pode ser transportado facilmente desde amoníaco pode ser transportado facilmente desde as usinas de fixação de nitrogênio até às fábricas de as usinas de fixação de nitrogênio até às fábricas de oxidação.oxidação.

• O amoníaco pode ser transportado em carros de O amoníaco pode ser transportado em carros de aço, enquanto o ácido nítrico requer carros-tanque aço, enquanto o ácido nítrico requer carros-tanque em aço inoxidável, que pesam muito mais. Isso em aço inoxidável, que pesam muito mais. Isso viabiliza a fabricação de ácido nítrico próximo aos viabiliza a fabricação de ácido nítrico próximo aos grandes centros consumidores.grandes centros consumidores.

HNOHNO33


• Reações:Reações:

4NH4NH33 + 5O + 5O22 4NO + 6 H 4NO + 6 H22OO H = -216,6 kcalH = -216,6 kcal

2NO + O2NO + O22 2NO 2NO22 H = -27,1 kcalH = -27,1 kcal

3NO3NO2 2 + H+ H22O O 2HNO 2HNO33 + NO + NO H = -32,2 kcalH = -32,2 kcal

NHNH33 + O + O22 1/2 N 1/2 N22O + 3/2 HO + 3/2 H22OO H = -65,9 kcalH = -65,9 kcal

HNOHNO33


URÉIAURÉIA

• A uréia é um composto orgânico cristalino, incolor, A uréia é um composto orgânico cristalino, incolor, com um ponto de fusão de 132,7 °C. com um ponto de fusão de 132,7 °C.

• Tóxica, a uréia forma-se principalmente no fígado, Tóxica, a uréia forma-se principalmente no fígado, sendo filtrada pelos rins e eliminada na urina, onde sendo filtrada pelos rins e eliminada na urina, onde é encontrada abundantemente; constitui o principal é encontrada abundantemente; constitui o principal produto terminal do metabolistmo protéico no ser produto terminal do metabolistmo protéico no ser humano e nos demais mamíferos. humano e nos demais mamíferos.

NHNH22CONHCONH22

URÉIAURÉIA

• Em quantidades menores, está presente no sangue, Em quantidades menores, está presente no sangue, na linfa, nos fluidos serosos, nos excrementos de na linfa, nos fluidos serosos, nos excrementos de peixes e de muitos outros animais. peixes e de muitos outros animais.

• Altamente azotado, o nitrogênio da uréia (que Altamente azotado, o nitrogênio da uréia (que constitui a maior parte do nitrogênio da urina), é constitui a maior parte do nitrogênio da urina), é proveniente da decomposição das células do corpo proveniente da decomposição das células do corpo e também das proteínas dos alimentos. A uréia e também das proteínas dos alimentos. A uréia também está presente no mofo dos fungos, assim também está presente no mofo dos fungos, assim como nas folhas e sementes de numerosos como nas folhas e sementes de numerosos legumes e cereais. É solúvel em água e em álcool e legumes e cereais. É solúvel em água e em álcool e ligeiramente solúvel em éter.ligeiramente solúvel em éter.

NHNH22CONHCONH22

URÉIAURÉIA

• A uréia foi descoberta por Hilaire Rouelle em A uréia foi descoberta por Hilaire Rouelle em 1773. Foi o primeiro composto orgânico 1773. Foi o primeiro composto orgânico sintetizado artificialmente em 1828 por sintetizado artificialmente em 1828 por Firedrich Woehler, obtido a partir do Firedrich Woehler, obtido a partir do aquecimento do cianeto de potássio (sal aquecimento do cianeto de potássio (sal inorgânico). Esta síntese derrubou a teoria inorgânico). Esta síntese derrubou a teoria de que os compostos orgânicos só de que os compostos orgânicos só poderiam ser sintetizados pelos organismos poderiam ser sintetizados pelos organismos vivos (teoria da força vital).vivos (teoria da força vital).

NHNH44(OCN ) (OCN ) CO(NH CO(NH22))22

NHNH22CONHCONH22

URÉIAURÉIA

As principais aplicações da uréia são:As principais aplicações da uréia são:

• Na manufatura de plásticos, especificamente da resina Na manufatura de plásticos, especificamente da resina uréia-formaldeído. uréia-formaldeído.

• Devido ao seu alto teor de nitrogênio, a uréia preparada Devido ao seu alto teor de nitrogênio, a uréia preparada comercialmente é utilizada na fabricação de fertilizantes comercialmente é utilizada na fabricação de fertilizantes agrícolas e suplemento protéico de rações para gadoagrícolas e suplemento protéico de rações para gado

• Como estabilizante em explosivos de nitrocelulose. Como estabilizante em explosivos de nitrocelulose.

• Pode ser encontrada em alguns condicionadores de Pode ser encontrada em alguns condicionadores de cabelo e loções. cabelo e loções.

• Adesivos, agentes contra encolhimento de tecidos, Adesivos, agentes contra encolhimento de tecidos, resinas trocadoras de íons.resinas trocadoras de íons.

• Intermediário na fabricação de sulfamato de amônio e Intermediário na fabricação de sulfamato de amônio e ácido sulfâmico.ácido sulfâmico.

NHNH22CONHCONH22

URÉIAURÉIA

Os processos industriais estão baseados em duas Os processos industriais estão baseados em duas reações reversíveis:reações reversíveis:

COCO22 + 2NH + 2NH33 NH NH44COCO22NHNH22

Carbamato de amônioCarbamato de amônio

NHNH44COCO22NHNH2 2 NH NH22CONHCONH22 + H + H22O O

NHNH22CONHCONH22

URÉIAURÉIA

NHNH22CONHCONH22

URÉIAURÉIA

NHNH22CONHCONH22

URÉIAURÉIA

NHNH22CONHCONH22

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