Amoníaco

Actualmente o proceso de Haber-Bosch (cuxo desenvolvemento valeu a Fritz Haber e a Carl Bosch o Premio Nobel da Química de 1918 e 1931, respectivamente) é o máis importante método de obtención da amonia. Neste proceso os gases nitróxeno e hidróxeno son combinados directamente a unha presión de 20 MPa e temperatura de 500 °C, utilizando o ferro como catalizador. Reacción de síntese do amoníaco:

N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

Para a produción da amonia, o nitróxeno é obtido do ar atmosférico e o hidróxeno a partir do gas natural.

Moi usado en ciclos de compresión ( refrixeración ) debido ao seu elevado calor de vaporización e temperatura crítica. Tamén é utilizado en procesos de absorción en combinación coa auga.

A amonia e os seus derivados urea, nitrato de amonio e outros son usados na agricultura como fertilizantes. Tamén é compoñente de varios produtos de limpeza. Outro produto importante derivado da amonia é o ácido nítrico.

O amoníaco utilízase como refrixerante desde hai máis de 120 anos e, por iso, as súas propiedades e aplicacións son bastante coñecidas. Porén, é debido a certos inconvenientes que esta substancia presenta, no que respecta á seguranza, que o uso do amoníaco limítase exclusivamente a grandes fábricas e industrias que necesitan do uso deste composto.

O Amoníaco foi recoñecido como refrixerante en 1860 cando o francés Ferdinand Carre creou un sistema de refrixeración do tipo “absorción”, onde se utilizaba o amoníaco como refrixerante e a auga como axente de absorción. Aproximadamente unha década despois, o americano David Byle desenvolveu un compresor que se podía usar con amoníaco.

Ambas estas técnicas se desenvolveron posteriormente, sendo que a estrutura básica do compresor elaborada en 1870 aínda se utiliza e está directamente relacionada coa refrixeración actual do amoníaco.

É de salientar que o amoníaco foi substituído polos cloro-fluorcarbonetos (CFCs) nos anos trinta do século XX, pois o seu destino era outro. Servía para o combate, especialmente na fabricación de armas e explosivos. Mais recentemente volveu gañar “o papel principal” nos procesos de arrefecimento, pois os CFCs causan un enorme dano á capa de ozono.

Como fluído usado na refrigeración, o amoníaco presenta numerosas características e vantaxes, sendo as máis importantes as seguintes:

• Posúe boas propiedades termodinámicas, de transferéncia, de calor e de masa e o rendemento das máquinas utilizando amoníaco é dos mellores.
• É quimicamente neutro para os elementos dos circuítos frigoríficos, con excepción do cobre.
• O amoníaco non se mestura co óleo lubrificante.
• Non é sensíbel na presenza de ar húmido ou de auga.
• É facilmente detectábel en caso de fuga por ser moi leve e, desta forma, é moi difícil ter un fallo de circuíto.
• O amoníaco é fabricado para moitos mais usos alén da refrixeración, o que permite a permanencia do seu prezo baixo e accesíbel. En calquera caso, o prezo do amoníaco é moi inferior ao custo total da maioría dos outros refrixerantes e ademais, cantidades inferiores permiten o mesmo efecto.

Estas características permiten que o amoníaco entre nun mercado moi competitivo en termos de empresas, fábricas e máquinas de refrigeración.

O ión amonio fórmase cando á molécula de amoníaco se lle une un átomo de hidróxeno. Isto ocorre porque o átomo de nitróxeno ten 5 electróns libres, polo que necesita outros tres para alcanzar o octete (estabilidade química molecular); razón pola que se xunta con tres átomos de hidróxeno, cada un deles con outro electrón libre; de tal xeito que ó compartilos ambos alcanzan a súa estabilidade (o hidróxeno o único átomo que só necesita dous electróns para acadar o nivel enerxético adecuado). Neste punto o nitróxeno está estable, pero cunha estrutura tal que comparte tres electróns, pero dous están "soltos" ou libres e danlle á molécula unha importante polarización (negativa). Por outra banda, o amoníaco está normalmente disolto en auga, que está á súa vez polarizada de tal xeito que os átomos de osíxeno teñen momentaneamente carga negativa e o hidróxeno positiva. Esta polarización da auga sería moi curta no tempo se non fose polos electróns libres do nitroxeno, que provocan que os hidróxenos da auga cargados positivamente se síntan fortemente atraídos polos anteriormente nomeados electróns libres, formando unha molécula de amonio, cargada positivamente a causa do nitróxeno que tería agora os seus cinco electróns máis catro compartidos con catro átomos de hidróxeno, quedando así a auga sen un átomo de hidróxeno e cargada negativamente no osíxeno (ión hidroxilo).

O amoníaco é utilizado en circuítos frigoríficos dende hai máis dun século, en máquinas de compresión mecánica de potencias medias e grandes (estímase que no mundo enteiro existen 300.000 instalacións de compresión de amoníaco), e en máquinas frigoríficas de pequenas potencias (refrixeradores e frigoríficos domésticos) e a gran potencia (en especial para a recuperación de calor industrial).

O amoníaco é unha substancia producida en grandes cantidades por sociedades químicas. Fica queimado cando a condensación do ar atinxe valores entre 16 e 25% e é inflamábel cando atinxe a temperatura de 651 °C. Estes dous valores mostran que o risco de inflamación do amoníaco é moi limitado. Son estas características as que fan do amoníaco unha substancia moi útil na área da refrixeración. A título de curiosidade pódese tamén referir que o amoníaco está tamén presente nos sistemas de refrixeración e control térmico nas estacións espaciais.

A pesar das vantaxes, o amoníaco presenta tamén algúns riscos:

• Inxestión: Perigoso. Os síntomas inclúen nausea e vómitos, causando danos aos labios, boca e esófago.
• Inalación: Os vapores son extremadamente irritantes e corrosivos.
• Pel: Solucións concentradas poden producir queimaduras severas e necroses.
• Ollos: Pode causar danos permanentes, inclusive en cantidades pequenas.
• Urina humana: A urina é normalmente estéril cando é expelida e ten apenas un vago odor. O cheiro desagradábel de urina deteriorada débese á acción de bacterias que provocan a libertación de amoníaco.
• Curiosidades: O amoníaco era usado polos romanos na tintura de roupas e tecidos.

Tamén era utilizado na pasta de dente.

O amoníaco é facilmente biodegradábel. As plantas absórbeno con moita facilidade, sendo un nutriente moi importante como fornecedor de nitróxeno para a produción de compostos orgánicos. En concentracións moi altas, por exemplo, na auga de consumo, pode causar danos graves, xa que o amoníaco interfire no transporte do osíxeno pola hemoglobina, entre outros efectos nefastos. Os organismos necesitan, nese caso, de manter unha baixa concentración de amoníaco que, en caso contrario tórnase particularmente tóxico.

• hidrazina, o composto N₂H₄
• fosfina, o composto PH₃
• arsina, o composto AsH₃

https://web.archive.org/web/20061230103820/http://ull.chemistry.uakron.edu/erd/chemicals/7/6014.html Hazardous Chemical Database.