Aula de Química, parte-1.
Fritz
Haber, químico alemão, vencedor do Prêmio Nobel da Química de 1918, pela síntese da amônia a partir dos seus elementos. Fritz Haber, nasceu em Breslau a 9 de Dezembro de 1868 e morreu em Basileia, Suíça, a 29 de Janeiro de 1934.
Estudou em Berlim, Heidelberg, Charlottenburg e Karlsruhe. Ensinou Química na Escola Superior Técnica de Karlsruhe até 1911, data em que foi para Berlim, primeiro como professor de Química-física na Universidade de Berlim e mais tarde como diretor do Instituto para Química-Física Kaiser Wilhelm.
A investigação feita por Haber (1905-1911) do equilíbrio entre o nitrogênio, hidrogênio e amônia possibilitou-lhe estabelecer a temperatura e pressão exatas, bem como o catalisador que optimizava a formação da amônia. A amônia assim produzida podia ser transformada em ácido nítrico por oxidação, usando o processo de Ostwald. Este ácido tinha por fim a fabricação de explosivos de nitrato e fertilizantes.
Carl Bosh desenvolveu as etapas industriais para o processo de Haber.
A perfeição do processo de Haber-Bosh encorajou a Alemanha a entrar na Primeira Guerra Mundial. Durante a guerra Haber chefiou a guerra química e dirigiu o primeiro ataque com gás cloro em Ypres (1915). O regime de Hitler ordenou que se exilasse devido à sua ascendência judaica. Haber investigou também a termodinâmica de reações gasosas, a eletroquímica (especialmente a redução eletrolítica do nitrobenzeno ), a composição de chamas e explosões de gás. 
Fritz Haber, estudou e trabalhou na Alemanha onde buscou desenvolver um processo de obtenção do gás amônia, a partir dos gases nitrogênio e hidrogênio. O processo deveria permitir a produção de amônia em escala industrial e ser economicamente viável. Haber fez reagir hidrogênio e nitrogênio gasosos na proporção de 3:1 a diferentes temperaturas. Constatou que:
a)
Em temperaturas mais baixas, a transformação ocorria mais
lentamente,mas se obtinham maiores quantidades de amônia. Por exemplo, a
cerca de 100 º C (temperatura considerada baixa para o processo da
síntese da amônia), obtenha-se uma quantidade apreciável de amônia, mas o
tempo gasto era muito grande. Dessa maneira, a obtenção da amônia em
escala industrial tornava-se economicamente inviável.
b)
Em temperatura mais altas, a transformação ocorria mais rapidamente,
mas se obtinha menos amônia. Por exemplo a temperaturas próximas a 1000 º
C, obtinha-se pouca amônia, apesar da transformação se dá mais
rapidamente que a 100 º C. O processo também era economicamente
inviável, pois se gastava muito combustível para aquecer os reatores e,
apesar da transformação se dar mais rapidamente, a quantidade de amônia
obtida não compensava o gasto envolvido em sua produção.
Haber
resolveu testar a reação a pressões mais elevadas. Testou então
diferentes combinações
de pressão e de temperatura buscando condições em
que a síntese de amônia fosse economicamente viável, ou seja, que
ocorresse em um tempo razoavelmente curto e que a extensão fosse grande o
suficiente para compensar os custos envolvidos.
Para
tanto, fixou diversas temperaturas e variou, para cada uma delas, as
pressões. Depois fixou diversas pressões e variou as temperaturas.
Considerou as sínteses terminadas quando a quantidade de amônia formada
se manteve constante. Então obteve dados como apresentados na tabela a
seguir:
Porcentagem de amônia formada a partir de misturas 3:1 de H ²: N ²
Pressão (Atm)
temperatura (ºC) 200 300 400 500
400 38,7 47,8 58,9 60,6
450 27,4 35,9 42,9 48,8
500 18,9 26,0 32,2 37,8
550 12,8 18,4 23,5 28,3
600 8,80 13,0 17,0 20,8
Elaborado especialmente para o São Paulo faz escola. Adaptada de GEPCQ- Grupo de Pesquisa em Educação Química.
Questões:
1-Observe
tabela acima e avalie qual seria melhor condição de pressão e de
temperatura para se obter maior quantidade possível de amônia.
2- O que você faria para obter mais amônia (obter melhor rendimento) a 400 C ? E a 500 º C?
3- Complete: " Ao se aumentar a pressão da reação...................o rendimento da reação de síntese da amônia".
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