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• Anibal Perales

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Amoníaco El hidruro de nitrógeno (III), trihidruro de nitrógeno, amoníaco, amoniaco, azano, espíritu de Hartshorn o gas de amonio es un compuesto de tres átomos de hidrogeno y uno de nitrógeno de acuerdo con la fórmula NH3. El nombre de amoníaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia: Amón. Los egipcios preparaban un compuesto, cloruro amónico, a partir de la orina de los animales en un templo dedicado a este Dios. Cuando se llevo a Europa mantuvo ese nombre en recuerdo de la sal de Amón.

En la naturaleza se forma por descomposición bacteriana de proteínas, purinas y urea. Químicamente se obtiene por la síntesis del nitrógeno y el hidrógeno sometido a altas presiones y temperatura. Con la mayoría de los ácidos forma sales, y con los metales, nitruros.

Descripción cinética-molecular del amoníaco El amoníaco, es un compuesto químico cuya molécula como se dijo anteriormente consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H), siendo su fórmula NH3. Es un gas incoloro o blanco, de olor penetrante y nauseabundo, densidad inferior al aire, muy soluble en agua y alcohol y que se licúa a -33,5ºc. Según la teoría de repulsión entre pares de electrones de la capa de valencia, los pares electrónicos de valencia del nitrógeno en la molécula se orientan hacia los vértices de un tetraedro, distribución característica cuando existe hibridación sp3. Existe un par solitario, por lo que la geometría de la molécula es piramidal trigonal (grupo puntual de simetría C3v). En disolución acuosa se puede comportar como una base y formarse el ion amonio, NH4+, con un átomo de hidrógeno en cada vértice de un tetraedro. En estado líquido las moléculas se encuentran bastante juntas entre sí mediante fuerzas atractivas más débiles que las existentes en los sólidos, lo cual le permite adaptarse a cualquier recipiente que lo contenga, mientras que en el estado gaseoso las moléculas del amoníaco, al igual que en los demás gases, se encuentran bastantes separadas unas de otras, se mueven en todas las direcciones y chocan entre sí y contra las paredes del reciente. La velocidad con que se muevan las moléculas de la sustancia en su forma gaseosa va a ser directamente proporcional a su temperatura. El amoníaco es fácilmente soluble y se evapora rápidamente, generalmente se vende en forma líquida. Tabla de las propiedades físicas del amoniaco Nombre

Formula

Peso Molecular

Amoniaco

NH3

17.03

Color, forma cristalina e índice de refracción Incoloro o Blanco. Gas.

Gravedad especifica

Punto de fusión ºc

Punto de Ebullición ºc

Solubilidad en 100 partes Agua Agua Otros fría caliente Reactivos

0.817^-79º 0.5971(con

-77.7

-33.4

89.90º

7.4^96º

14.8^20º al.;s. et.

1.325(liquido)

referencia a aire=1)

Fuerzas intermoleculares existentes en el Amoníaco

El átomo de nitrógeno tiene cinco electrones en su última capa. Para completarla necesita tres electrones más. Por esta razón se une a tres átomos de hidrógeno, cada uno de los cuales aporta su único electrón. El resultado es que se forma una molécula de amoníaco en la que hay tres enlaces covalentes nitrógeno-hidrógeno.

Al restar las electronegatividades de ambos elementos (3,04 para el nitrógeno y 2.20 para el hidrogeno) obtenemos 0,84 lo que nos indica que estamos en presencia de un enlace covalente polar, lo cual también es indicado al poseer una distribución asimétrica de sus electrones. El amoniaco tiene fuerzas London y de interacción dipolo-dipolo ya una nube electrónica queda libre por lo que la sumatoria de sus momentos dipolares es diferente de cero, por lo tanto es una molécula polar Al poseer hidrogeno unido a un átomo tan electronegativo como lo es el Nitrógeno, también tiene puentes de hidrógeno.

Propiedades del amoníaco Viscosidad del amoníaco Propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad Sustancia

Amoniaco

Conductividad térmica, W/(m(x)K) Temperatura, K 250 0.0197

300 0.0246

400 0.0364

500 0.0506

600 0.0656

Viscosidad, 10^-4 Pa · s Temperatura, K 250 0.085

300 0.102

400 0.139

500 0.175

600 0.211

Número de Prandtl, sin dimensión temperatura, K 250 300 400 500 …. 0.91 0.87 0.86

Tensión de superficie Las fuerzas de atracción y de repulsión intermolecular afectan las propiedades de la materia como el punto de ebullición, de fusión, el calor de vaporización y la tensión superficial. Dentro de un líquido, alrededor de una molécula actúan atracciones simétricas, pero en la superficie, una molécula se encuentra sólo parcialmente rodeada por moléculas y en consecuencia es atraída hacia adentro del líquido por las moléculas que la rodean. Esta fuerza de atracción tiende a arrastrar a las moléculas de la superficie hacia el interior del líquido (tensión superficial). Al hallarse mayormente como gas y ser líquido sólo al mezclarse con agua (con la cual es bastante soluble), el Amoníaco no posee tensión superficial. Densidad del amoniaco en estado acuoso Nombre Amoniaco

Formula Nh3

Te, ºc 132.4

Pe, atm 111.5

De, g/cc 0,235

Densidad del gas de amoniaco en condiciones normales (0ºc,1atm) Gas

Amoniaco

formula

NH3

Mol. Wt.

17.03

Densidad G./l. 0.7708

Lb./cu. Ft. 0.0482

Presión de Vapor La presión de vapor es una medida de la volatilidad de una sustancia; es decir, de su capacidad para pasar de un estado líquido o sólido a uno gaseoso y, por lo tanto, de pasar de un medio como el suelo, las plantas o los cuerpos de agua a la atmósfera. La presión de vapor se define como aquella presión a la cual un líquido en estado puro y su vapor están en equilibrio a una determinada temperatura. Esta propiedad se incrementa cuando la temperatura aumenta, y viceversa. La presión de vapor se expresa usando diferentes unidades.

La presión de Vapor para el amoníaco es a 0ºC 4,1 atm.

Punto de ebullición

El punto de ebullición de un compuesto químico es la temperatura que debe alcanzar éste para pasar del estado líquido al estado gaseoso; para el proceso inverso se denomina punto de condensación. La definición exacta del punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor iguala a la presión atmosférica. La temperatura de una sustancia o cuerpo es una medida de la energía cinética de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Al llegar al punto de ebullición la mayoría de las moléculas es capaz de escapar desde todas partes del cuerpo, no solo la superficie. Sin embargo, para la creación de burbujas en todo el volumen del líquido se necesitan imperfecciones o movimiento, precisamente por el fenómeno de la tensión superficial.

La temperatura a la que una sustancia cambia de líquido a gas se llama punto de ebullición y es una propiedad característica de cada sustancia, así, el punto de ebullición del Amoníaco es de -33.4ºc Calor especifico

El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se le representa con la letra “c”. Es decir, el calor específico es la capacidad calorífica correspondiente a la unidad de masa del sistema. Así, denominamos m a la masa del sistema, cuya capacidad calorífica media es

Donde c es el calor específico medio, para el intervalo de temperatura ΔT. El calor específico es una propiedad intensiva, o sea independiente de la masa del sistema. Como su valor depende de la temperatura, lo mismo que la capacidad calorífica, para definirlo a una cierta temperatura debemos disminuir todo lo posible el intervalo ΔT haciendo tender las temperaturas al valor adoptado; o sea

Donde c es el calor específico verdadero a una temperatura T. Calor especifico del amoníaco:

Punto de Fusión del Amoníaco

Fusión es el proceso por el que una sustancia sólida al calentarse se convierte en líquido. Es el proceso inverso a la solidificación. Llamamos punto de fusión de una sustancia a la temperatura a la que se produce su fusión. Es una propiedad física característica de cada sustancia. Mientras el sólido cambia de estado sólido a estado líquido, la temperatura se mantiene constante. El punto de fusión para el amoníaco es de -77,73

°C.

El amoníaco Tiene un punto de fusión y ebullición elevados debido a las fuerzas intermoleculares. El NH3, así como el H2O forma enlace de Hidrogeno, que es una especie de enlace (mucho más debil que enlace covalente) que hace que las moléculas de amoniaco estén más atraídas entre sí y cueste más separarlas.

Fuerzas de Adhesión y Cohesión La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen y plasman dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares. La adhesión ha jugado un papel muy importante en muchos aspectos de las técnicas de construcción tradicionales. La adhesión del ladrillo con el mortero (cemento) es un ejemplo claro. La cohesión es distinta de la adhesión. La cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.

Curvas de calentamiento y enfriamiento y diagrama de fases del Amoníaco Las curvas de enfriamiento y calentamiento son una representación gráfica de la temperatura de un material frente al tiempo conforme este se enfría o se calienta.

Uso a nivel industrial y aplicaciones del Amoníaco+ Quimicamente el amonníaco se obtiene por la síntesis del nitrogeno y el hidrogeno sometido a atas presiones y temperatura. Con la mayoría de los acidos forma sales y con los metales nitruros. Se presenta diluido en agua y puede reducir numerosos oxidos y es estable a temperaturas ordinarias. Industrialmente se sintetiza por el proceso de Haber, por reacción directa entre el N y el H a 500ºc y 200 atm de presión, en presencia de catalizador de hierro. Se obtiene también como producto de la destilación seca de la hulla.

El uso que, se le da al amoníaco es diverso generalmente se le da uso industrial y, es esencial para muchos procesos biológicos: 1.- Se le aplica directamente como abono. 2.- Se le usa en la fabricación de: textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y papel. 3.- En la elaboración de alimentos y bebidas. 4.- Se fabrican productos de limpieza, domésticos, refrigerantes y otros productos como sales aromáticas. El amoníaco es un elemento gaseoso muy utilizado para actividades de limpieza:     

Elimina, toda la suciedad difícil de quitar con otros productos como manchas de grasa, sangre, etc Es útil para limpiar alfombras y moquetas, azulejos, cristales, filtros de campanas extractoras, etc. Es un gran limpiador y desinfectante del hogar, se debe diluir en agua. Elimina las huellas de los dedos sobre el mobiliario. Quita el brillo al barniz y a la cera se le puede usar como removedor de dichas sustancias. Diluye la pintura antigua, se le usa mezclado con lejía.

El amoníaco es aliado de la agricultura pues es un gran fertilizante natural e industrial. Su alta disolución en el agua, la disposición con que se degrada en la naturaleza y su capacidad como nutriente para plantas y árboles, hace que se le emplee en la industria como base para la producción de fertilizantes nitrogenados, porque las plantas lo absorben con gran facilidad y se convierte en nutriente muy importante para su desarrollo.

También es posible hacer fertilizante del amoníaco en forma natural. Como fertilizante es un tipo de sustancia o mezcla, natural o sintética que contiene los elementos químicos (N, P, K, etc.) denominados nutrientes, en forma química. Cabe recordar que el amoníaco se le usa como fertilizante aumentando los niveles de nitrógeno del suelo. En 1905, un científico alemán llamado Haber encontró la forma de fabricar amoníaco que se usa en la actualidad. La revolución del uso de los abonos minerales fue en los años 1920-1930, tras la 1ª guerra mundial. Más adelante comenzaron a aspirar el amoníaco gaseoso fuera de la mina y una vez fuera lo mezclaron con el agua. Los fertilizantes nitrogenados más comunes son: amoníaco anhidro, urea (producida con amoníaco, nitrato de amonio (producido con amoníaco y ácido nítrico), sulfato de amonio (fabricado a base de amoníaco y ácido sulfúrico) y nitrato de calcio y amonio, o nitrato de amonio y caliza el resultado de agregar caliza Ca Mg(CO3)2 al nitrato de amonio.

Efectos negativos del amoníaco Por ser un gas altamente irritante incoloro y bastante soluble, se absorbe por la parte superior de las vías respiratorias a través de las membranas mucosas: 1.- Logra alterar los mecanismos de defensa de los animales, permitiendo la acumulación de bacterias patógenas en el tracto respiratorio y la presencia de enfermedades. 2.- Reduce la captación de oxígeno por la hemoglobina debido a su impacto en el pH de la sangre. Esto tal vez explique el porqué la tasa de oxigenación se ve reducida y no cumple con la demanda metabólica para la oxigenación de los tejidos, al extenderse sencillamente el corazón no puede ajustarse a dichas demandas apareciendo patologías modernas como ascitis y fallas cardiacas como la ruptura aórtica. 3.- Los efectos negativos del amoníaco en las aves y los cerdos se inician cuando las concentraciones superan las 20 ppm considerándose muy perjudiciales cuando los niveles son superiores a las 50 ppm. Les provoca rinitis atrófica y congestión nasal, irritación de nariz y boca, y neumonía entre otras. Además genera pérdida de peso y por ende de ganancias.

4.- Los síntomas de la irritación y daños causados por el amoniaco en las aves, incluyen daño ocular, sensibilidad a la luz, úlceras en conjuntiva, congestión pulmonar, edema, hemorragia, disminución de consumo de alimentos, ascitis y en niveles muy elevados les causa la muerte. 5.- Afecta el rendimiento de los trabajadores, incrementa los costos de energía por ventilación, provoca corrosión en los equipos metálicos de las granjas y se generan olores desagradables. 6.- Su inhalación puede resultar tóxica, pues causa irritación de ojos y garganta, y también hay que impedir el contacto directo con la piel. En grandes cantidades, puede ocasionar problemas graves e incluso, la muerte si llega a superar las 500ppm. 7.- En concentraciones elevadas en el agua, como todo nutriente, puede ocasionar graves daños en un río o estanque, ya que el amoníaco interfiere en el transporte de oxígeno por el agua. 8.- Las bacterias que se hallan en los intestinos pueden producir amoníaco. Una de ellas es la Helicobacter pylori, causante de gastritis y úlcera péptica. 9.- Puede producir quemaduras y ampollas en la piel al cabo de unos pocos segundos de exposición con concentraciones atmosféricas superiores a 300 ppm. Como toda sustancia tóxica, el manejo del amoníaco debe hacerse con sumo cuidado debiendo: Usar protección respiratoria, como mascaras o equipos de respiración asistida. Como un procedimiento seguro de trabajo ten al alcance fuentes para el lavado de los ojos y duchas de seguridad laboral e industrial para uso del personal. Debe ser manipulado con guantes. Por ningún motivo ingerirlo. Los productos elaborados sobre la base de amoniaco contienen perfumes que aminoran su fuerte olor natural. Si quieres extinguir el fuego cercano usa riego de agua o niebla de agua, dióxido de carbono, espuma de alcohol, productos químicos secos. Se debe diluirlo correctamente, sin excederse en las cantidades. La mezcla adecuada estaría compuesta por agua, el líquido correspondiente a la superficie que se desee limpiar específicos para la vajilla, el suelo, etc. y un chorrito de amoniaco. Tal combinación garantizará una limpieza efectiva. En el momento de limpiar el ambiente se debe tener bastante ventilación, así se evita que el aire

se enrarezca. No manejes el amoníaco con la piel húmeda, puedes quemarte y causarte ampollas. Si, lo empleas en la limpieza cierra bien el recipiente que lo contiene al guardarlo no olvides dejarlo fuera del alcance de los niños. El amoníaco se comercializa en forma de líquido, no obstante su estado natural a temperatura ambiente es gaseoso, por lo tanto el líquido desprende gas y su inhalación puede ocasionar serios daños a las vías respiratorias y a los órganos visuales. En grandes cantidades en el ambiente, puede generar un edema pulmonar, e incluso la muerte. Su ingesta es casi imposible pero se aclara que sus efectos llegan a causar daños irreversibles o la muerte.