ESTUDO ESTEQUIOMÉTRICO DA PRODUÇÃO

DO ÁCIDO NÍTRICO

Agda E. Carvalho, Amanda A. Montanhini de Almeida, Amanda B. F. Barnabé,

Luana C. Vasconcelos

Orientador: Profa. Rebeca Piumbato Chaparro

FACULDADES OSWALDO CRUZ

Bacharelado e Licenciatura em Química

RESUMO: Esse trabalho apresenta o estudo estequiométrico da produção de HNO_3. O ácido nítrico possui grande importância econômica, sendo sua produção essencial devido seu uso diverso na indústria e ao seu custo reduzido de obtenção assim este trabalho visa demonstrar a demanda da produção de ácido nítrico no Brasil para alguns dos principais setores de sua utilização, relacionando a estequiometria evolvida no seu processo de produção. Portanto este estudo é relevante para o entendimento da aplicação estequiométrica envolvida no processo.

PALAVRAS CHAVE: Estequiometria, Ácido Nítrico, Processo Ostwald

 1 INTRODUÇÃO

O Processo de Ostwald é o principal processo industrial para a obtenção de ácido nítrico que é o segundo ácido mais produzido pelas indústrias, pois tem diversas aplicações.

O ácido nítrico é um composto químico representado pela fórmula HNO₃, líquido viscoso, inodoro e incolor, volátil, oxidante, corrosivo, imiscível em água. Trata-se de um ácido incompatível com a maioria dos compostos orgânicos. Quimicamente, o ácido nítrico reage de três maneiras: como ácido forte, como agente oxidante, como agente de nitração. Como ácido forte provoca reação com produtos alcalinos e óxidos formando os nitratos, como agente oxidante ele oxida produtos orgânicos como a amilina e o álcool furfurílicos, utilizados como combustível de foguetes e a terceira maneira como agente de nitração (esterificação) com álcoois utilizados na fabricação de explosivos.

Este trabalho tem como objetivo o estudo da produção de HNO₃ visando a demonstração através da estequiometria e sua produção em escala industrial.

2 O PROCESSO OSTWALD

Na primeira etapa do processo, a amônia é queimada com ar sob telas catalíticas de platina, gerando monóxido de nitrogênio. (Equação 1)

4NH_3(g) + 5O_2(g)  → 4NO_(g)  +  6H₂O_(l)                   (Equação 1)

Posteriormente, o monóxido de nitrogênio é oxidado com ar formando dióxido de nitrogênio. (Equação 2) 

2NO_(g)  +  O_{2(g)   →} 2NO_2(g)                                                        (Equação 2) 

Após isso, é absorvido sob pressão em água, formando o ácido nítrico; o processo envolve altas temperaturas e pressões próximas da atmosfera. (Equação 3)

3NO_2(g) +  H₂O_(l)→ 2HNO_2(aq)  + NO_(g)                    (Equação 3) 

A reação global pode ser representada por: (Equação 4) 

NH_3(g) + 2O_{2(g) →} HNO_3(aq) + H₂O_(l)                      (Equação 4) 

3 A ESTEQUIOMETRIA

Este processo produz o ácido nítrico com 63% de concentração. Na indústria ele também é utilizado com 54% e 98% de concentração.

No Brasil, anualmente a produção de ácido nítrico chega a 470 mil toneladas estima Luiz Antonio Veiga, diretor comercial e de marketing da empresa Vale dos fertilizantes.

A quantidade de amônia necessária pode ser calculada da seguinte maneira:

Massa Molar NH₃ 17 g/ mol

Massa Molar HNO₃ 63g/mol

Produção anual  4,7x 10¹¹g

17g NH₃ ---------- 63g HNO₃

Y           ----------- 4,7x 10¹¹

Y  1,27x10¹¹ g de NH₃

Segundo Luiz Antonio Veiga, 35% do ácido nítrico produzido serve à produção de nitrato de amônio para fertilizantes e 65% para o setor químico. A quantidade do ácido nítrico que será necessário pode ser calculada da seguinte forma:

4,7x 10¹¹ g HNO_{3 ­­­}----------- 100%

Z                    ---------------- 35%

Z  1,65x10¹¹g de ácido nítrico são utilizadas para produção de nitrato de amônio.

4,7x10¹¹g HNO₃ ----------- 100%

X                      -------------65%

X  3,05x10¹¹g ácido nítrico são utilizadas pelo setor químico.

4 CONCLUSÃO

Neste trabalho foi concluído que com a produção anual brasileira, segundo Luiz Antonio Veiga, de 470 toneladas, a quantidade de amônia necessária para suprir a produção é de 1,27x10¹¹g. Com esses dados, é possível calcular que são produzidos anualmente, 4,7x10¹¹g de ácido nítrico onde 1,65x10¹¹g são usadas para a produção de nitrato de amônio, que corresponde a 35% da produção, e 3,05x10¹¹g são para o setor químico, correspondente a 65% da produção anual.

5 REFERÊNCIAS

BRANCO, R. - Processo de Ostwald na indústria química – disponível em:

http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/6897-processo-de-ostwald-na-industria-quimica/ <acessado 31/09/2015>

FREGOLENTE, P. – Indústria de Amônia e Ácido Nítrico -http://pt.scribd.com/doc/283351056/Producao-de-Amonia-e-Acido-Nitrico#scribd <acessado em 31/09/2015>

NEVES, S. – VI Produção Amônia e ácido nítrico – Disponível em: http://pt.scribd.com/doc/67884475/VI-Producao-Amonia-e-Acido-Nitrico <acessado 31/09/2015>

PERRY, R.; GREEN D.; MALONEY, J. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (6th ed.). McGraw-Hill Book Company – 1984

SANTOMAURO, A. – Ácidos – Demanda cresce e incentiva produção local a investir- disponível em: http://www.quimica.com.br/pquimica/2970/acidos-demanda-cresce-e-incentiva- producao-local-a-investir/2/ <acessado 31/09/2015>

UERJ – Processos Inorgânicos – Amoníaco – disponível em: http://www.fat.uerj.br/intranet/disciplinas/Processos%20Inorganicos/Amoniaco.pdf <acessado 31/09/2015>

VERÍSSIMO, L.; FERREIRA, S.; SERRASQUEIRO T.; PIOVACCARI, E. – Produção e controle – A síntese industrial do amoníaco – Disponível em: http://wannabescientists.blogs.sapo.pt/748.html <acessado 26/10/2015>