Producción de Amoniaco

Producción de amoniaco
Ilustre Colegio Santiago de Compostela
Integrantes: Everardo Murrieta Ruiz y Laura Elizabeth Felipe López
Fecha de entrega: Lunes 24 de Abril de 2023

Índice
Introducción.........................................................................................3
¿Qué es el amoniaco?......................................................................3
Desarrollo.............................................................................................4
Antecedentes....................................................................................4
Proceso de producción de Amoniaco.............................................5
Proceso de Producción de Amoniaco verde..................................7
La relación de la producción de amoniaco y la energía de Gibbs
............................................................................................................8
Conclusión...........................................................................................9
Referencias........................................................................................10
Introducción
¿Qué es el amoniaco?
El amoniaco (NH3) también conocido como gas de amonio o formulado como

trihiduro de nitrógeno, es un compuesto químico que se utiliza en muchos ámbitos
industriales pero también domésticos, este se puede encontrar en medicamentos,
fertilizantes o productos de limpieza.
En sí, este gas incoloro tiene un olor muy fuerte y desagradable, el amoniaco se
produce de forma natural mediante la descomposición de la materia orgánica pero
se produce a gran escala de manera industrial, para su comercialización de uso
doméstico, se disuelve en agua y a través de un procedimiento se consigue un
amoniaco en estado líquido.
El amoniaco se utiliza muchísimo en diferentes áreas, es caustico y peligroso y a

pesar de ello se utiliza para una variedad de cosas, se puede utilizar en el uso
domestico para la limpieza, es muy eficaz para superficies lisas como azulejos y
suelos, tiene propiedades desengrasantes y quitamanchas, lo que lo convierte en
un producto muy bueno para estas actividades, también se puede utilizar para la
limpieza de textiles como alfombras o incluso ropa ya que se evapora muy rápido.
El amoniaco también es muy común en fertilizantes, para el campo de la

agricultura. “En las últimas décadas se sabe que casi el 90% del amoniaco
producido en el mundo se usa para la elaboración de fertilizantes alrededor de
todo el planeta”.
Este además en forma de gas es utilizado como gas refrigerante para aparatos
como aire acondicionado ya que tiene la propiedad de absorber el calor
fácilmente; también se usa para la conjunción de otros compuestos para la
purificación de agua o en productos como pesticidas, pinturas o plásticos.
En general, el uso del amoniaco es de suma importancia para la producción de

diferentes productos, la limpieza, medicamentos, etcétera.
Desarrollo
Antecedentes
El amoniaco es el segundo compuesto más fabricado en la industria química. El

85% de su producción se dedica a la posterior fabricación de fertilizantes
dedicados a agricultura; el 15% restante se utiliza como fluido de refrigeración,
como agente de eliminación de óxidos nitrogenados NOx y para la fabricación de
explosivos y algunos polímeros.
Su producción es una de las síntesis más complicadas, debido a la gran

influencia de las etapas catalíticas involucradas y la elevada demanda de energía
que necesita el enlace triple de la molécula diatómica de nitrógeno para romperse.
Además, al contrario de como ocurre con la gran mayoría de las reacciones, en la

síntesis de amoniaco la velocidad de reacción disminuye con la temperatura, por
lo que hay que tener que su termicidad de naturaleza exotérmica disminuye la
velocidad de reacción, teniendo que evacuar esa energía.
Esta reacción tan solo tiene lugar en la superficie del catalizador, y hay que tener
en consideración todas las variables del proceso con objeto de mantener el
catalizador activo el mayor tiempo posible.
La producción sostenible y uso del amoniaco es una prioridad ambiental a nivel

global debido a nuestra dependencia en los fertilizantes sintéticos fabrica dos a
partir de este compuesto, que permiten abastecer a la mitad de la población
mundial.
Una vez este problema se resuelva, no solo se legaría a descarbonizar una

industria responsable de más del 1.3% de las emisiones de CO2 en todo el
mundo, sino también, apoyando al sector energético como “energy Carrier” del
hidrógeno. De esta forma, se reduciría la dependencia sobre los combustibles
fósiles en uno de los sectores más contaminantes como es el del transporte.
Proceso de producción de Amoniaco
Existen dos procesos naturales que forman parte del ciclo del nitrógeno y que son
capaces de romper el enlace existente entre las 2 moléculas de nitrógeno:
mediante la energía desprendida por la descarga eléctrica de los rayos en los
relámpagos generando óxidos nitrogenados que permanecen en la atmósfera
hasta que son arrastrados por la lluvia y nutren la tierra, y mediante algunas
bacterias presentes en la tierra que liberan el nitrógeno para que pueda ser
aprovechado por las plantas.
Pero estos 2 procesos no son suficientes para abastecer a la humanidad, por ello
era necesario buscar soluciones a través de la síntesis química. En 1811, el
químico alemán Georg Friedrich Hildebrandt mezcló nitrógeno e hidrógeno en un
bote hermético, con el fin de producir amoniaco, ya que era uno de los
compuestos encontrados en el guano peruano.
También intentó sumergir el bote con la mezcla reaccionante a 300 metros por
debajo del agua, para aumentar la presión, pero en ningún caso funcionó. Fritz
Haber comenzó a interesarse por este problema en 1904, siguiendo las huellas de
todos aquellos científicos que habían intentado lo que finalmente él conseguiría.
A diferencia del resto de científicos que lo intentaron y fracasaron, Haber estuvo 5

años buscando una solución hasta que pensó en combinar el nitrógeno y el
hidrógeno no solo a altas presiones, como ya había hecho otros, sino también a
elevadas temperaturas y en presencia de un catalizador disminuyendo la energía
de activación necesaria para romper los enlaces químicos de la molécula
diatómica de nitrógeno.
Todos estos requisitos plantearon un desafío no solo químico, sino también

mecánico, ya que serían necesarios materiales que soportaran elevadas presiones
y temperaturas al mismo tiempo, y por aquel entonces no eran tan fáciles de
encontrar.
El proceso permite comprender los factores cinéticos y termodinámicos que
influyen en las velocidades de reacción y en la evolución de los equilibrios
químicos. Esto y la abundancia del uso del amoniaco en la vida cotidiana y en
otros muchos procesos, hacen que el proceso Haber combine muy bien la teoría
con la utilidad práctica de la química.
Puesto que el amoniaco es un compuesto muy utilizado como materia prima para
la elaboración de tintes, plásticos, fertilizantes, fibras sintéticas y explosivos,
durante la I Guerra Mundial se produjeron en los Estados Unidos grandes
cantidades de amoniaco por el método de la cianamida. Cuando el carburo cálcico
se calienta a 1100ºC en presencia de nitrógeno, se forma cianamida cálcica,
CaCN2, que, tratada al vapor, desprende amoniaco. No obstante, la cianamida es
un compuesto altamente tóxico, por lo que el procedimiento cayó en desuso y en
la actualidad sólo se utiliza a nivel industrial el proceso Haber.
En el proceso Haber se obtiene nitrógeno gaseoso, N2, por licuefacción parcial del
aire o haciéndolo pasar a través de coque al rojo. El nitrógeno así obtenido se
combina con hidrógeno puro, conduciendo la mezcla a lo largo de unos tubos
convertidores rellenos de una masa catalítica porosa, que generalmente está
compuesta por óxidos de hierro y pequeñas cantidades de óxidos de potasio y
aluminio.
Proceso de Producción de Amoniaco verde
El primer paso es obtener el hidrógeno verde, para ello se hace uso del fenómeno
de la electrólisis. En este proceso las materias primas son agua y electricidad,
prescindiendo de combustibles fósiles. Esta electricidad debe proceder de
recursos completamente renovables.
Este proceso de producción de hidrógeno consiste en separar la molécula de agua

H2O mediante un fenómeno electroquímico al aplicar una diferencia de potencial
para obtener hidrógeno oxígeno por separado.
Un electrolizador está formado por cuatro componentes principales: dos

electrodos, ánodo y cátodo, una membrana que permite el paso de cada átomo de
un lado a otro, y una disolución, llamada electrolito.
“Dentro de este proceso se diferencian 3 tipos: Membrana de Intercambio de

protones (PEM: Proton Exchange Membrane), Electrólisis alcalina (AEM: Alkaline
Exchange Membrane) y Electrolizador de óxido sólido a alta temperatura (SOEC:
Solid Oxide Electrolyzer Cell). El método más maduro son los electrolizadores de
electrólisis alcalina, mientras que los de intercambio de protones están obteniendo
grandes resultados.”
El electrolizador de electrólisis alcalina transporta aniones de hidróxido. El agua se

disocia a hidrógeno y estos aniones en el cátodo, donde estos se desplazan hacia
el ánodo, siendo la reacción global equivalente a la de los electrolizadores de
membrana.
Por último, la electrólisis de óxido sólido disocia la molécula de agua en el cátodo

a hidrógeno y oxígeno aniónico a temperaturas elevadas, de alrededor de 800ºC.
Los iones de oxígeno se desplazan hasta el ánodo a través de una membrana

sólida iónica donde, combinado con electrones, se convierte en oxígeno gas. La
reacción neta se mantiene equivalente.
La relación de la producción de amoniaco y la energía de Gibbs
La energía de Gibbs o energía libre de Gibbs, es un concepto de gran importancia

tanto para la termodinámica como para la física química. Se trata de una medida
que nos indica la cantidad de energía que puede ser utilizada por un sistema para
realizar un trabajo. Si nos centramos en la segunda ley de la termodinámica,
podemos decir que los cambios de la energía libre de Gibbs pueden ser utilizados
para realizar una predicción sobre la espontaneidad que puede tener una reacción
o si ésta se encuentra en equilibrio.
Se trata de un potencial termodinámico o una función de estado termodinámico

que nos permite estimar la condición de equilibrio y la espontaneidad para una
reacción química a condiciones de presión y temperatura constante y se expresa
con la letra “G”. La energía libre de Gibbs relaciona la tendencia de un sistema
físico o químico al reaccionar ante cambios de entropía, energía y temperatura.
La energía libre de Gibbs de un sistema que se encuentra en estudio, representa

una medida o un valor de la cantidad de energía que puede ser utilizada por dicho
sistema para poder realizar un trabajo. Esta energía provee información necesaria
para predecir la espontaneidad de una reacción, este caso el amoniaco.
Conclusión
Para la conclusión de este trabajo podemos hablar de la importancia de estos

procesos y la del amoniaco, es bueno saber cómo es la producción de este, la
importancia que tiene tanto para las áreas industriales como domésticas, el
amoniaco es muy utilizado para muchas cosas diferentes como las mencionadas
en el texto, también cabe mencionar la importancia de los antecedentes de su
producción la cual empezó por Fritz Haber.
El amoníaco es sumamente importante para las plantas, los animales y los seres
humanos. Se encuentra en el agua, el suelo y el aire, y es una fuente de nitrógeno
que necesitan las plantas y los animales. La mayor parte del amoníaco en el
ambiente se deriva de la descomposición natural de estiércol y de plantas y
animales muertos.
El 80% del amoníaco que se manufactura se usa como abono. Un tercio de esta
cantidad se aplica directamente al suelo en forma de amoníaco puro. El resto se
usa para producir otros abonos que contienen compuestos de amonio,
generalmente sales de amonio. Estos abonos se usan para suministrar nitrógeno a
las plantas. En general el amoníaco se usa también para fabricar fibras sintéticas,
plásticos y explosivos. Numerosos productos de limpieza también contienen
amoníaco en la forma de iones de amonio.
Referencias
1) (ATSDR) Agencia para Sustancias Toxicas y el Registro de Enfermedades.

https://www.atsdr.cdc.gov/es/phs/es_phs126.html#:~:text=El%20amon%C3%ADaco%20es
%20una%20sustancia,producida%20anualmente%20por%20la%20naturaleza. 6 de Mayo
del 2016.
2) TextosCientificos.com https://www.textoscientificos.com/quimica/amoniaco/produccion
3) Quimitube.com https://www.quimitube.com/produccion-industrial-amoniaco-sintesis-de-
haber-principio-le-chatelier/
4) Quimitube.com https://www.quimitube.com/videos/termodinamica-teoria-21-energias-
libres-de-gibbs-de-formacion-y-de-reaccion/
5) Fluideco.com https://fluideco.com/amoniaco-utilidades-usos/#:~:text=El%20amoniaco
%20se%20produce%20de,Fritz%20Haber%20y%20Carl%20Bosch. C/ Ramón Gómez de la
Serna, 99 - Centro Peña II, local 1D - 28035 Madrid
6) Química general http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/171-la-energia-

libre-de-gibbs-y-el-equilibrio-quimico.html
7) (IQR) Ingeniería Química https://www.ingenieriaquimicareviews.com/2021/02/la-energia-

de-gibbs-y-la-espontaneidad.html

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Fecha de entrega: Lunes 24 de Abril de 2023

El amoniaco (NH3) también conocido como gas de amonio o formulado como

El amoniaco se utiliza muchísimo en diferentes áreas, es caustico y peligroso y a

El amoniaco también es muy común en fertilizantes, para el campo de la

En general, el uso del amoniaco es de suma importancia para la producción de

El amoniaco es el segundo compuesto más fabricado en la industria química. El

Su producción es una de las síntesis más complicadas, debido a la gran

Además, al contrario de como ocurre con la gran mayoría de las reacciones, en la

La producción sostenible y uso del amoniaco es una prioridad ambiental a nivel

Una vez este problema se resuelva, no solo se legaría a descarbonizar una

A diferencia del resto de científicos que lo intentaron y fracasaron, Haber estuvo 5

Todos estos requisitos plantearon un desafío no solo químico, sino también

Este proceso de producción de hidrógeno consiste en separar la molécula de agua

Un electrolizador está formado por cuatro componentes principales: dos

“Dentro de este proceso se diferencian 3 tipos: Membrana de Intercambio de

El electrolizador de electrólisis alcalina transporta aniones de hidróxido. El agua se

Por último, la electrólisis de óxido sólido disocia la molécula de agua en el cátodo

Los iones de oxígeno se desplazan hasta el ánodo a través de una membrana

La energía de Gibbs o energía libre de Gibbs, es un concepto de gran importancia

Se trata de un potencial termodinámico o una función de estado termodinámico

La energía libre de Gibbs de un sistema que se encuentra en estudio, representa

Para la conclusión de este trabajo podemos hablar de la importancia de estos

1) (ATSDR) Agencia para Sustancias Toxicas y el Registro de Enfermedades.

6) Química general http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/171-la-energia-

7) (IQR) Ingeniería Química https://www.ingenieriaquimicareviews.com/2021/02/la-energia-

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