Proyecto Final Quimica 2020

Proyecto Final Semana 9

Fernando Medrano Salvo

Química en Procesos Productivos

Instituto IACC

06-01-2020

Desarrollo

1. Desarrollar las siguientes preguntas en base a la producción del amoníaco.

1. Desarrollar la ecuación química balanceada para la producción del amoníaco.

Se le denomina al proceso de producción del amoníaco proceso de Haber – Bosch y se representa de la siguiente manera;

N2 + 3H2              2NH3 [pic 1]

1. Identificar los reactantes y los productos de la reacción para producir el amoníaco.

N2 + 3H2              2NH3[pic 2]

     Nitrógeno Molecular + Hidrógeno Molecular            Amoníaco                 [pic 3]

                     REACTANTES                           PRODUCTOS[pic 4]

1. Nombre según nomenclatura y/o uso comercial de los elementos presentes en la producción del amoníaco.

N2 + 3H2              2NH3 [pic 5]

N2: Nitrógeno molecular

El nitrógeno molecular es un gas que se encuentra en un 70% en el ambiente, se obtiene en la producción del amoníaco cuando son catalizadas por óxido de níquel (Ni2O3), cuando el gas que sale se mezcla con el aire en un equipo controlado para formar N2. También se puede obtener por licuefacción del aire, debido a su presencia en el ambiente o haciéndolo pasar a través del coque al rojo.

H2: Hidrógeno molecular

El hidrógeno se genera también de la catalización de la ecuación anterior, con el nitrógeno molecular necesario para realizar la síntesis estequiométrica con el H2.

NH3: Amoníaco, Azano o Hidruro de nitrógeno.

        El amoníaco se obtiene de la reaccione anterior, formándose y siendo de gran utilidad para productos de usos diarios. Uno de esos usos que se pueden mencionar son la producción de pulpa y papel, productos de limpieza que generalmente se suele ser utilizado como disolvente y fertilizantes agrícolas o como abono.  

1. Desarrollar la configuración electrónica del nitrógeno.

Número Atómico del Nitrógeno: 7

Este proceso conocido como método de la lluvia es aquel que permite organizar y describir la configuración electrónica de los elementos químicos según su número de átomo. Por lo tanto, se puede identificar la configuración electrónica del Nitrógeno de la siguiente manera:

Z: 7        1S2, 2S2, 2P3                1S        2S       2P[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

1. Identificar y explicar cada número cuántico del nitrógeno (n, l, m, s).

Los números cuánticos tienen los siguientes valores;

 n: 1, 2, 3 …

 l: 0, 1, 2 … (n-1)

 m: -1…0…+1

 s: +½ y -½

Si el número atómico del nitrógeno es 7, esto quiere decir que tiene 7 electrones en un átomo neutro de nitrógeno. Primero los de n más bajos de (menor energía), completando todos los posibles valores de los distintos números cuánticos para cada valor de n.

1º Electrón:                n = 1                1 = 0 (orbital s)        m = 0                s = +1/2         

2º Electrón:                n = 1                1 = 0 (orbital s)        m = 0                s = -1/2

El nivel n = 1 ya se encuentra completo formando el 1s2.

3º Electrón:                 n = 2                1 = 0 (orbital s)        m = 0                s = +1/2

4º Electrón:                 n = 2                1 = 0 (orbital s)        m = 0                s = -1/2

5º Electrón:                n = 2                1 = 1 (orbital p)        m = -1                s = +1/2 (o -1/2)

6º Electrón                 n = 2                1 = 1 (orbital p)        m = 0                s = +1/2 (o -1/2)

7º Electrón:                 n = 2                1 = 1 (orbital p)        m = +1                s = +1/2 (o -1/2)

En el nivel n = 2 solo se organizan 5 electrones, de la siguiente manera 2s2, 2px1, 2py1, 2pz1

1. Describir y elaborar un diagrama de flujo del proceso asociado al nitrógeno.

[pic 13]

      En el anterior diagrama de flujo se identifican las formas de obtención del nitrógeno, en el caso de la síntesis de un gas es de notar en el proceso de Haber – Bosch que contenga H2 y N2 para su producción.

      Cuando se habla del coque al rojo, es un combustible sólido formado por la destilación del carbón bituminoso a temperaturas mayores a 600ºC, sin contacto con el aire. La destilación consiste en que el carbón se limpia de alquitrán, gases y agua, genera porciones de nitrógeno y otros elementos.

      En el caso de la licuefacción del aire, se determina también a través de la destilación a través del aumento de la presión, que permite una sobrepresión. En este proceso, el nitrógeno junto a otros elementos se obtienen en menores cantidades.

1. Explicar la importancia del equilibrio químico utilizando la reacción de producción del amoníaco.  

N2 + 3H2              2NH3[pic 14]

Es de notar, que la reacción presente se interpreta 1 mol de nitrógeno molecular más 3 moles de hidrógeno molecular forman 2 moles de amoníaco, cuando se habla de relaciones estequiométricas, se debe manejar la terminología y utilizar reacciones que permitan igualar y balancear a los compuestos.  Debido a que los compuestos constantemente sufren transformaciones que determinan un estado físico y químico en la materia. Sin embargo, no hay pérdida del material como tal, solo compensaciones con otros. Es por ello la importancia que tienen las reacciones químicas y el equilibrio químico, ya que permite que la reacción se realice con una velocidad y eficacia determinada.

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