Material virtual: Diseño de Procesos Químicos y Bioquímicos.
AMONIACO

Descripción

 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS 

Propiedades físicas:
El amoniaco se absorbe fácilmente en agua para hacer licor de amoniaco, es un excelente solvente de sales, por su capacidad para ionizar electrolitos, también disuelve metales alcalinos (excepto el Berilio), yodo, azufre y fosforo. En presencia de oxígeno, le es fácil atacar el cobre. Los óxidos fluoruros, hidróxidos, sufitos, sulfatos y carbonatos son insolubles. Los nitratos y la urea son solubles en amoniaco acuoso y anhidro haciendo posible la creación de fertilizantes nitrogenados. Muchos componentes orgánicos como aminas, nitro componentes, ácidos aromático—sulfónicos se disuelven en solución de amoniaco (Kirk, 2005). Es superior al agua en la solvatación de componentes orgánicos tales como benceno o tetracloruro de carbono. La tabla 1.  presenta un compilado de las propiedades físicas más relevantes del amoniaco gaseoso y en solución.

Tabla 1. Propiedades físicas del amoniaco. [Adaptado de Ullmann y Kirk]

Propiedad

Valor

Peso molecular

17,03

Punto de ebullición, °C

-33,35

Punto de congelación, °C

-77,7

Temperatura crítica, °C

133,0

Temperatura de ignición

650

Presión crítica, kPa

11,425

Densidad a 0°C y 1 atm, g/mL

0,6386

Calor especifico, J/(kg.K)

 

0°C

2097,2

100 °C

2226,2

200 °C

2105,6

Calor de formación de gas, kJ/mol

 

0 K

-39,222

298 K

-46,222

Solubilidad en agua, wt%

 

0 °C

42,8

20 °C

33,1

40 °C

23,4

60 °C

14,1

Gravedad especifica de amoniaco gaseoso

 

-40 °C

0,690

0 °C

0,639

40 °C

0,580

Límites de explosividad, %vol NH3

 

Mezcla NH3- O2 a 20°C, 1 atm

15-79

Mezcla NH3-aire a 0°C, 1 atm

16-27

Mezcla NH3-aire a 100°C, 1 atm

15,5-28

Densidad de amonio en solución a 15°C en %wt, g/L

 

8

0,970

32

0,889

50

0,832

100

0,618


Propiedades químicas:

Descomposición: Es estable a temperaturas habituales, pero se descompone en hidrogeno y nitrógeno a elevada temperatura, la tasa de descomposición se ve afectada por la naturaleza de la superficie con la que el gas tenga contacto, siendo el vidrio inactivo, la porcelana posee cierto efecto, y metales tales como hierro, níquel, osmio, zinc y uranio tienen incluso afectaciones adicionales. A presión atmosférica la descomposición  cerca de los 450-500 °C, mientras en presencia catalizador puede iniciar a 300°C y estar completa a temperaturas entre 500-600°C.  Sin embargo a 1000 °C habrá trazas de amoniaco (Kirk, 2005)

Reactividad: Tiene poder oxidante a altas temperaturas, dando como resultado agua y nitrógeno, con un poder similar al de oxidantes fuertes como el permanganato de potasio a temperaturas normales.

La solución de amoniaco corroe el cobre, aleaciones de cobre y de aluminio, asi como superficies galvanizadas.

La acción de cloro sobre el amoniaco puede ser considerada una oxidación:

Un paso importante en la producción de ácido nítrico es la oxidación catalítica de amoniaco a ácido nítrico y agua. Se requiere tiempo de contacto corto, catalizador rodio-platino y temperaturas mayores a 650°C.

La neutralización de ácidos es de importancia comercial, los tres principales fertilizantes, nitrato de amonio, sulfato de amonio, y fosfato de amonio, se sintetizan por reacción de sus respectivos ácidos con amoniaco.

La reacción entre amoniaco y agua es reversible, la solubilidad disminuye al ir aumentando la temperatura, el ión amonio NH4+ se comporta similar a un catión metálico álcali, mientras que el amoniaco como una base débil, se ioniza en agua mucho menos que el hidróxido de sodio.

El amoniaco acuoso actúa como una base precipitando hidróxidos metálicos de soluciones o de sus sales, y en la formación de iones complejos en presencia de amoniaco en exceso.

En solución reacciona con potasio, pero demora días sin la ayuda de sodio metálico, los halógenos también reaccionan con amoniaco, el bromo y el cloro liberan Nitrógeno del exceso de amoniaco y producen la correspondiente sal amónica. Estas sales pueden reaccionar con más halógeno producen los correspondientes perhaluros como se muestra a continuación:

También produce cloroaminas reaccionando con cloro en solución diluida, una reacción importante para purificación de agua, dependiendo del pH del agua se forma monocloroamina o dicloroamina; En contacto con vapor de fosforo produce fosfina y nitrógeno.
 

Sin duda la reacción más importante industrialmente es la reacción de amoniaco con dióxido de carbono para producir carbamato de amonio:

El cual luego se descompone produciendo urea y agua:

Existe una gran variedad de compuestos con los cuales el amoniaco puede reaccionar, en esta ocasión solo se nombran algunos de ellos y sus reacciones correspondientes. (Ullmann, 2006)

USOS DEL AMONIACO

 Figura 1. Usos del amoniaco. [Adaptado de Kirk]
 
GRADOS Y ESPECIFICACIONES

El amoniaco anhidro y en solución acuosa son manufacturados en varios grados dependiendo de su uso. La tabla 2 muestra la concentración de amoniaco para amoniaco anhidro comercial, de refrigeración y metalurgico. Mientras que la tabla 3 muestra los grados para soluciones acuosas de amoniaco las cuales no tienen valores concretos, puesto que variedad de soluciones con diferente concentración pueden elaborarse a criterio del fabricante.

El amoniaco anhidro es analizado normalmente por humedad, aceite y residuo. El amoniaco es evaporado primero desde la muestra y el residuo es medido. En la mayoría de casos, la cantidad de aceite y sedimento en las muestras son insignificantes y el residuo entero es asumido como agua. Para una determinación de humedad más exacta, el amoniaco puede ser disociado en nitrógeno e hidrógeno y el punto de inflamación del gas puede ser obtenido. Este procedimiento es útil cuando la concentración de agua esta en el rango de ppm. 

Tabla 2. Especificaciones de amonio anhidro. [Adaptado de Ullmann y Kirk] 

Contenido de material

Grado comercial o fertilizador

Grado de refrigeración

Grado metalurgico

Amoniaco, (min.-típico) wt%

99,5-99,6

99,98-99,995

99,997-99,999

Agua, (máx.-típico) Ppm por wt

5000-2000

150-50

33-<<10

Aceite, (máx.-típico) ppm por wt

5-1

3-1

2-1

Gases no condensables, máx. mL/g

 

0,2

10


Amoniaco acuoso, también llamado licor amoniacal o agua de amoniaco es producido disolviendo gas de amoniaco en agua. Su nombre químico propio es hidróxido de amonio. Los grados de este hidróxido usualmente disponible comercialmente son 26° y 21° Baumé, la lectura Baumé se refiere a la escala de gravedad específica. Una solución 26° Baumé es equivalente a 29,4% en peso de amoniaco disuelto en agua. Debe tenerse en cuenta que Baumé varia con la temperatura (Tanner, Inc). 

Tabla 3.Especificaciones amoniaco en solución acuosa. [Adaptado de Ullman]

Grado

Wt%, amoniaco

United States Pharmacopeia

Agua amoniacal fuerte

28-30

Solución de amoniaco de prueba

9,5-10,5

(1 N) amoniaco acuoso normal

1,7

Químicamente puro, Beob

28

26

29,4

16

10,3

18

14

20

17,75

Beob, grado Baumé. Gravedad especifica=145/(145-Beob)

Jesús Gregorio Carrillo jgcarrillot@unal.edu.co Alejandra García algarciaro@unal.edu.co Iván Raúl Fistgativa irfisgativav@unal.edu.co Javier Enrique Ibáñez jeibanezo@unal.edu.co Santiago Martínez samartinezto@unal.edu.co Este sitio web fue creado de forma gratuita con PaginaWebGratis.es. ¿Quieres también tu sitio web propio?
Registrarse gratis