Amoníaco: toda la información sobre compuestos con oxígeno y nitrógeno

 

Una de las combinaciones más simples del nitrógeno es el amoníaco, sustancia que ha adquirido en los últimos tiempos una importancia industrial inusitada. Su fórmula es NH3' Es un gas de olor fuerte y que irrita la mucosa nasal. Es incoloro, como lo son la gran mayoría de los gases. En la naturaleza no existe sino en cantidades muy pequeñas. Se lo prepara por unión directa entre el nitrógeno (N2) y el hidrógeno (H2). La posibilidad de preparar amoníaco  por ese método la sugiere su fórmula.
 
Pero no siempre es posible combinar di­rectamente las sustancias simples cuyos elementos forman una sustancia dada compuesta. En este caso es posible; pero la operación no es fácil. En efecto, si se ponen en contacto los gases N2y H2a presión atmosférica y a temperatura or­dinaria, no se forma prácticamente nada de amoníaco. Estudios teóricos realiza­dos en Francia por Le Chatelier demos­traron que para obtener amoníaco a partir de sus componentes, era necesario someter la solución gaseosa de ambos a grandes presiones. Los ensayos practica­dos confirmaron ampliamente la predic­ción de Le Chatelier, y hoy se fabrica amoníaco sometiendo la solución de N2e H2a presiones que oscilan entre 200 y 1 000 atmósferas según las fábricas, siendo la temperatura más conveniente la de 500°C, aproximadamente.
 
Pero aun a esas presiones la formación es muy lenta: como en la industria rige tanto o más que en otras actividades la máxima que dice: "el tiempo es oro", ha sido necesario buscar la manera de acelerar ese proceso. Ese aumento en la velocidad de formación de amoníaco se consigue poniendo la solución gaseosa, a la pre­sión y temperatura mencionadas, en con­tacto con hierro al cual se le han agre­gado pequeñas cantidades de otras sus­tancias: óxido de sodio y óxido de alu­minio. Así y todo, sólo se forma un 10 % del amoníaco que podría formarse si se uniesen todo el nitrógeno e hidrógeno presentes; pero, de cualquier manera, la operación resulta económica, pues los gases no combinados se separan del amo­níaco y sirven para una nueva operación.
 
 
 
Estudiemos un poco de cerca esta for­mación del amoníaco. Durante el pro­ceso desaparecen el hidrógeno y el ni­trógeno y se forma amoníaco. ¿Cómo po­dríamos representar simbólicamente la reacción? La expresión siguiente se explica por sí sola:
 Pero tiene una dificultad: describe el proceso sólo cualitativamente, esto es,



nos dice que se forma amoníaco a ex­pensas de N 2 e H2; pero no está equili­brada cuantitativamente. En efecto, en el primer miembro hay 2 átomos de N y 2 de H, y en el segundo miembro hay 1 de N y 3 de H. Esto no es posible, pues los átomos no desaparecen ni se crean. Por este motivo los químicos han recurrido al sistema de usar, delante de las fórmulas, unos coeficientes que indi­can el número de moléculas.
 
 
 
 
 
 
Así, 2NH3 indica dos moléculas de amoníaco, que en total tienen 2 átomos de N y 6 de H. Con este artificio po­demos escribir:
 
lo cual nos dice que cuando reacciona una molécula de nitrógeno (N2) con tres de hidrógeno (3H2), se forman dos mo­léculas de amoníaco (2NH3). Con el agregado de los coeficientes, la expresión que representa la formación de amo­níaco está equilibrada en cuanto al nú­mero de átomos: en el primer miembro figura, de cada elemento, el mismo nú­mero de átomos que en el segundo, con lo cual la descripción del proceso es más perfecta. Tenemos aquí un ejemplo de las ecuaciones químicas, expresiones usa­das en Química para describir las trans­formaciones químicas, durante las cuales siempre se forman varias sustancias ° una, y desaparecen otras (u otra). Ésta es una definición de transformaciones químicas. Las ecuaciones que las repre­sentan tienen, además del que hemos descrito, otro significado de gran utili­dad en la práctica. Haremos uso de ecua­ciones químicas en todo lo que sigue y veremos en su oportunidad el otro sig­nificado de las mismas.
 
Para la formación del amoníaco a partir de las sustancias simples N2e H2operación que recibe el nombre de sín­tesis, se necesitan evidentemente los ga­ses mencionados. El nitrógeno se obtiene del aire según ya hemos visto, y la pre­paración del amoníaco es la operación industrial que hoy consume la mayor parte del nitrógeno que se obtiene del


 

aire. Mas, ¿de dónde y

cómo se obtiene el hidrógeno que se usa? Ya hemos visto que al descomponer agua por electróli­sis, transformación que está representa­da por

 

 

 

se obtiene hidrógeno. Realizada esta electrólisis en escala industrial, puede proporcionar grandes cantidades de H ~ para la síntesis del amoníaco. También obtiene hidrógeno la industria mediante el recurso de combinar el oxígeno del agua con carbono al rojo o con hierro, con lo cual el hidrógeno queda en liber­tad (H+). El método consiste en hacer pasar vapor de agua sobre carbón o hie­rro a temperaturas convenientes. Las ecuaciones químicas de ambos procesos son:
H20 + C--.¿CO + H2
óxido de carbono
4H20 + 3Fe --.¿ FeS04 + 4H2
óxido salino de hierro
(Observe el lector cómo están equi­libradas estas ecuaciones e interprételas según lo dicho respecto de ellas.)
 
 
 
 
En el primer proceso se obtiene una solución gaseosa de CO e H2 conocida con el nombre de gas de agua, usado como combustible. De esa solución se separa luego el H2, si se necesita puro. En el segundo método, el óxido de hierro formado es un sólido, y el hidrógeno ga­seoso sale mezclado sólo con algo de vapor de agua que no ha reaccionado con el hierro. Basta enfriar la solución: el vapor de agua se licua, y queda el hidrógeno gaseoso solo.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El lector se dirá: "Pero ¿para qué se necesita tanto amoníaco? No conozco ningún producto importante en la vida diaria que contenga amoníaco". En efec­to, así es. La observación es correcta, y, sin embargo, el amoníaco es muy impor­tante. Basta citar dos aplicaciones del amoníaco para darse cuenta de lo que afirmamos: la fabricación del hielo y la preparación del ácido nítrico (NO3H). El ácido nítrico tampoco tiene aplicaciones directas en la vida diaria, pero es indispensable en la fabricación de ex­plosivos, colorantes, seda artificial, ce­luloide, piróxilo (materia prima de pin­turas a la "piroxilina"), ete. El lector reconocerá en éstos muchos productos