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terça-feira, outubro 19, 2021

Síntese da Amônia

Autoria: Edmundo Ferreira de Oliveira

Para se obter um bom rendimento em processos industriais, os químicos freqüentemente alteram o equilíbrio químico em vários fatores ao mesmo tempo. A síntese da amônia pelo método Haber é um bom exemplo.

Considere que o equilibro abaixo apresenta baixo rendimento e velocidade quase nula, a 25oC e 1 atm:

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) ∆H = – 92 kJ

Para aumentar a quantidade de NH3 no menor tempo possível (lembre-se que os processos industriais precisam e bons rendimentos e baixos custos), Haber pensou em dois fatores: pressão e catalisador.

Um aumento da pressão deslocaria o equilíbrio para a direita, no sentido de menor volume. E, o catalisador faria com que o equilíbrio fosse alcançado no menor tempo possível.

Mais tudo isso ainda não era suficiente. Como proceder para aumentar a velocidade do processo?

A melhor alternativa seria aumentar a temperatura, mas nesse ponto havia um problema sério: como a reação direta é exotérmica, um aumento da temperatura aumentaria a velocidade do processo, mas deslocaria o equilíbrio para a esquerda e isso não era conveniente.

Analisando a tabela abaixo, note que:

Quanto maior a temperatura, menor o rendimento; quanto maior a pressão, maior o rendimento.

Os efeitos da temperatura e da pressão na produção de amônia pelo método Haber (% NH3 no equilíbrio)

oC
K
10 atm
50 atm
100 atm
300 atm
1000 atm

200
0,4
51
74
82
90
98

300
4.10-3
15
39
52
71
93

400
2.10-4
4
15
25
47
80

500
2.10-5
1
6
11
26
57

600
3.10-6
0,5
2
5
14
31

Como conciliar, então, esses dois fatores antagônicos?

É neste ponto que se destaca o mérito de Haber, pois, através de seu método, ele descobriu condições economicamente aceitáveis para produzir amônia e conciliar esses dois fatores: pressão de 200 a 600 atm, 450oC e catalisadores (uma mistura de Fe, K2O e Al2O3).

Atingindo um rendimento de aproximadamente 50%, seu método permitia ainda que as sobras de N2 e H2 fossem recicladas para produzir mais amônia.

O processo Haber é mais um exemplo do impacto que a Química pode provocar na sociedade.

Em 1914, no início da Primeira Guerra Mundial, a Alemanha era dependente dos depósitos de nitrato de sódio que existiam no Chile, usados na fabricação de explosivos.

Durante a guerra, navios da marinha adversária bloquearam os portos da América do Sul e a Alemanha passou a utilizar exaustivamente o processo Haber pra produzir amônia e seus derivados usados em explosivos. Muitos analistas afirmam que a guerra teria durado menos tempo se a Alemanha não conhecesse o processo desenvolvido por Haber, um convicto patriota, que também pesquisou o uso do gás cloro como arma química de guerra. Devido a esse envolvimento com os esforços de guerra, seu prêmio Nobel de Química foi muito criticado. Interessante – e irônico – também é o fato de que Haber foi expulso da Alemanha, em 1933, por ser judeu. Certamente ele não viveu o suficiente para ver seu método contribuir na produção de alimentos para bilhões de pessoas e todas as raças.

Texto extraído do livro “Química: Realidade e contexto”, Antônio Lembo

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