¿Cuál es la conexión entre el amoníaco y el ácido sulfúrico?
El amoníaco y el ácido sulfúrico son dos de los productos químicos más utilizados y se fabrican en grandes cantidades en todo el mundo. Ambos tienen una variedad de usos, pero la principal conexión entre el amoníaco y el ácido sulfúrico se debe a su uso en la industria de los fertilizantes. El amoníaco se usa para la producción de una serie de fertilizantes, como urea, sulfato de amonio, nitrato de amonio e, indirectamente, otros fertilizantes de nitrato. El ácido sulfúrico se usa en la fabricación de fertilizantes “superfosfatos” y sulfato de amonio, que se combinan con amoníaco.
La producción industrial de amoníaco (NH 3 ) se lleva a cabo principalmente mediante el proceso Haber-Bosch, mediante el cual el hidrógeno y el nitrógeno se combinan directamente calentando a presión con un catalizador, generalmente una mezcla de óxidos de hierro. La mayor parte del amoníaco se usa en la producción de fertilizantes. La oxidación catalítica del amoníaco a dióxido de nitrógeno (NO 2 ) es hoy en día el principal proceso industrial para la fabricación de ácido nítrico, que se utiliza en la producción de fertilizantes de nitrato como el nitrato de amonio, sodio y potasio. El término "amoníaco", estrictamente hablando, se refiere al compuesto puro, que es un gas a temperatura ambiente; sin embargo, el término se usa a menudo para referirse a una solución de gas amoniaco en agua.
Hay dos procesos principales para la producción industrial de ácido sulfúrico. El primero en introducirse implica la oxidación del dióxido de azufre, producido por la quema de azufre o el calentamiento de minerales que contienen azufre, por dióxido de nitrógeno (NO 2 ) a través de la reacción: SO 2 + NO 2 -> SO 3 + NO. El óxido nítrico (NO) producido por la reacción se oxida de nuevo a NO 2 en contacto con el aire, por lo que puede reciclarse.
El amoníaco es la fuente de NO 2 para esta reacción, que se produce por oxidación catalítica según el proceso de producción de ácido nítrico. El trióxido de azufre se combina con agua para producir ácido sulfúrico. Sin embargo, la mayor parte del ácido sulfúrico fabricado hoy proviene de la oxidación del dióxido de azufre en el aire usando un catalizador de pentóxido de vanadio.
Al igual que el amoníaco, uno de los principales usos del ácido sulfúrico es la producción de fertilizantes. La harina de roca y hueso de fosfato de los animales se puede utilizar para producir "superfosfato" - fosfato monocálcico - mediante la reacción: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 -> 2CaSOsub> 4 + Ca (H 2 PO 4 ) 2 . El ácido sulfúrico y el amoníaco también se pueden combinar para dar la sal sulfato de amonio: 2NH 3 + H 2 SO 4 -> (NH 4 ) 2SO 4 . Esta sal es un fertilizante importante, actúa como fuente de nitrógeno y azufre y ayuda a reducir el pH de los suelos alcalinos.
Otra conexión entre el amoníaco y el ácido sulfúrico está en la industria de los explosivos. Casi todos los explosivos comerciales y militares son compuestos orgánicos nitrados, como el trinitrotolueno (TNT). El proceso de nitración implica el reemplazo de grupos hidroxilo (OH) en el compuesto orgánico con grupos nitro (NO 2 ) y generalmente se lleva a cabo tratando el compuesto con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico. Esta mezcla proporciona los iones de nitronio (NO 2 + ) para el proceso de nitración. El amoniaco es la principal materia prima utilizada en la producción de ácido nítrico.
El amoníaco y el ácido sulfúrico también se encuentran como contaminantes en la atmósfera. El ácido sulfúrico proviene de la oxidación natural del dióxido de azufre producido por la quema de combustibles fósiles y por la actividad volcánica. El amoníaco proviene de la descomposición de los materiales orgánicos que contienen nitrógeno. Los dos pueden combinarse en la atmósfera para producir partículas de sulfato de amonio por la misma reacción que en la producción industrial de este compuesto, o para producir hidrógeno sulfato de amonio, también conocido como bisulfato de amonio, por la reacción NH 3 + H 2 SO 4 - > (NH 4 ) HSO 4 . Estos compuestos son muy solubles en agua y tienden a absorber el vapor de agua atmosférico, haciéndolos actuar como núcleos de condensación; Junto con otros compuestos particulados en la atmósfera, naturales y artificiales, se cree que son un factor importante en la formación de nubes.