Reacciones de síntesis

Martes 02/04/2024

REACCIONES DE SÍNTESIS

FÍSICA Y QUÍMICA

tema 5- reacciones químicas de interés

Jeremy Bravo y Rut Calzada 4ºA

Índice

8. bibliografía pg 23

1. ¿Qué son? PG 3

9. fin pg 24

2. AMONIACO (SÍNTESIS) PG 4

índice

3. AMONIACO (APLICACIONES) PG 8

4. Ácido sulfúrico (síntesis) PG 9

5. ÁCIDO SULFÚRICO (aplicaciones) pg 17

6. áCIDO NÍTRICO (síntesis) pg 18

7. ÁCIDO NÍTRICO (aplicaciones) pg 22

Imagen 1- Reacción de síntesis

¿QUÉ SON?

Las reacciones de síntesis son un proceso en el que dos o más sustancias químicas reaccionan para generar un solo producto. Estas ocurren de forma continua en todos los organismos vivos, aunque también ocurren en laboratorios o industrias. Algunas reacciones de síntesis se dan al combinar un óxido con agua, para formar un hidróxido (OH), otras se dan al combinar un no metal con hidrógeno, para obtener un hidrácido (H + no metal). Nos vamos a centrar en la síntesis de tres productos importantes: -Amoniaco (NH₃) -Ácido sulfúrico (H₂SO₄) -Ácido nítrico (HNO₃)

¿Qué son?

NH₃

SÍNTESIS

La síntesis del amoníaco es un proceso químico que consiste en la combinación de nitrógeno e hidrógeno para su formación, este se produce mediante el proceso Haber-Bosch. Este proceso se lleva a cabo en condiciones de alta presión y temperatura, utilizando un catalizador de hierro. Estos son sus pasos:

3H₂ + N₂ = 2NH₃

NH₃

SÍNTESIS

1-

El proceso comienza con la combinación de nitrógeno e hidrógeno, que se encuentran en un reactor a una presión de 200 atmósferas y una temperatura de 500 grados Celsius.

Imagen 3- Síntesis del amoniaco

NH₃

SÍNTESIS

2-

Para que la síntesis sea favorable se necesita que los catalizadores disminuyan la energía de la molécula de N₂ y así poder aumentar la velocidad de la ruptura del triple enlace en esta molécula.

Imagen 4- Síntesis del amoniaco

NH₃

SÍNTESIS

3-

Dentro del reactor, los gases reaccionan en presencia del catalizador de hierro para formar el amoníaco. Este amoniaco se mete en un condensador que hace que pase de estado gaseoso a estado líquido. Hay que tener en cuenta que esta reacción es exotérmica, es decir, libera calor. Por ello la temperatura dentro del reactor debe estar muy controlada para evitar que la reacción se salga de control.

Imagen 5- Síntesis del amoniaco

NH₃

APLICACIONES

El amoniaco tiene muchas aplicaciones pero las más comunes son las siguientes:

• Fertilizar suelos.
• Desengrasar y desinfectar.
• Limpiar textiles y calzados.
• Tratar picaduras.
• Eliminar malos olores.
• Cambiar el color de la madera.
• Purificar aguas residuales.
• Fabricación del ácido nítrico.

Imagen 6- Molécula de amoniaco

H2SO4

SÍNTESIS

La síntesis del ácido sulfúrico puede realizarse por dos métodos, puede realizarse por el método de contacto o por el método de las cámaras de plomo:

• Método de contacto: Este método utiliza azufre obtenido con anterioridad con el método frash que consiste en la inyección de vapor de agua a alta temperatura en las minas para que el azufre sea arrastrado por este.

Una vez obtenido este azufre el proceso se lleva a cabo en tres etapas:

H2SO4

SÍNTESIS

1-

Durante esta etapa se obtiene el SO2 a partir de la combustión azufre.

Imagen 7- Síntesis del ácido sulfúrico

H2SO4

SÍNTESIS

2-

En esta etapa se produce la oxidación del SO2 con la siguiente reacción: 2 SO2 + O2 -- 2 SO3 Qr= -197kJ En esta reacción es necesaria la presencia de un catalizador como es el pentaóxido de vanadio (V2O5) debido a que se produce de una manera muy lenta. Esta etapa es la parte clave del proceso.

H2SO4

SÍNTESIS

3-

En la última etapa a partir del SO3 se forma H2SO4. Para ello se obtiene ácido pirosulfúrico ,a partir de ácido sulfúrico concentrdo, que se hace reaccionar con agua para obtener el ácido sulfúrico que se busca. SO3 + H2SO4 -- H2S2O7 H2S2O7 + H2O -- 2 H2SO4

Imagen 8- Síntesis del ácido sulfúrico

H2SO4

• Método de las cámaras de plomo: Este método es poco utilizado en comparación con el anterior. Las etapas principales de este método son las siguientes:

A partir principalmente del mineral pirita en un horno de tostación de pirita se obtiene el S02. El gas de SO₂ producido contiene el 10% del SO2 necesario.

1-

Imagen 9- Síntesis del ácido sulfúrico por el método de las cámaras de plomo.

H2SO4

2-

Este gas pasa a la torre de Glover. Esta está rellena de anillos de porcelana y por su parte superior entra una corriente de la mezcla llamada nitrosa, esta contiene los catalizadores necesarios (ácido sulfúrico y óxidos de nitrógeno). En la torre de Glover se produce la siguiente reacción: SO₂+ O₂ = SO₃ El SO₂ se oxida dando lugar a SO₃. En la torre de Glover se forma un 10% de ácido sulfúrico que recibe el nombre de ácido de Glover con un 78% de concentración. Por último los óxidos de nitrógeno son liberados ya que actuan como catalizadores. Estos reciben el nombre de mezcla de gases de la torre de Glover y son transportados desde la torre hasta las cámaras plomo.

H2SO4

El 90% del SO₂ sobrante se tranforma en ácido sulfúrico en las cámaras de plomo. El mecanismo de reacción para la producción de ácido sulfúrico es un proceso compuesto que se resume en las reacciones químicas expuestas en la imagen 11. En estas cámaras también quedan gases residuales que son transportados hasta la torre de Gay-Lussac.

3-

Imagen 10- Síntesis del ácido sulfúrico por el método de las cámaras de plomo.

H2SO4

4-

En esta torre se mezclan los gases residuales y el 10% del ácido sulfúrico formado en la etapa 1. Con esta mezcla se regenera la mezcla nitrosa necesaria como catalizador para la formación de más ácido sulfúrico. Para finalizar esta mezcla es llevada hasta la torre de Glover haciendo que se trate de un proceso cerrado y continuo.

APLICACIONES

H2SO4

El ácido súlfurico tiene muchos usos sobre todo en la industria para la fabricación de diferentes productos:- Fertilizantes. -Baterías de automóviles. -Productos de limpieza. -Refinería de petróleo. Además de su empleo en la fabricación de los anteriores productos también tiene más usos: -Manufactura de abonos. -Tratamiento de los metales. -Fabricación de algunos explosivos. Imagen 12- Molécula de ácido sulfúrico

HNO₃

SÍNTESIS

La síntesis del ácido nítrico se produce por el proceso Ostwald en el cúal mediante el amoniaco obtenemos ácido nítrico. En este proceso son tres las reacciones principales: 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O 2NO + O₂ = 2NO₂ 3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO

HNO₃

SÍNTESIS

1-

En primer lugar se realiza la oxidación catalítica del amoniaco a monóxido de nitrógeno, en esta reacción se utiliza un catalizador que en este caso es el platino, que se encuentra a 800 ºC.

HNO₃

SÍNTESIS

2-

En segundo lugar una vez obtenido el monóxido de nitrógeno se realiza una oxidación del mismo formando dióxido de nitrógeno.

Imagen 14- Síntesis del ácido nítrico.

HNO₃

SÍNTESIS

3-

Por último en el tercer paso con el dióxido de nitrógneo al hacerlo reaccionar con agua se obtiene el ácido nítrico.

Imagen 15- Síntesis del ácido nítrico.

APLICACIONES

HNO3

El ácido nítrico tiene muchos usos y dentro de ellos están los siguiente más importantes:- Producción de tintes y lacas orgánicas. -Industria farmaceútica. -Producción de fungicidas. -Limpieza y grabado de superficies metálicas. -Refinado de metales preciosos para la joyería. -Producción de productos para la limpieza del hogar. -Deterioro de trazas de metales en sustancias de prueba de laboratorios. Imagen 8- Molécula de ácido nítrico

• https://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_de_s%C3%ADntesis#:~:text=Una%20reacci%C3%B3n%20de%20s%C3%ADntesis%20o,formar%20un%20compuesto%20m%C3%A1s%20complejo.
• https://www.goconqr.com/ficha/21550469/reacciones-de-sintesis
• https://www.tecpa.es/la-sintesis-de-amoniaco/#:~:text=La%20s%C3%ADntesis%20de%20amon%C3%ADaco%20es,fertilizantes%20y%20otros%20productos%20qu%C3%ADmicos.
• https://fluideco.com/amoniaco-utilidades-usos/#:~:text=El%20amoniaco%20es%20un%20producto,se%20evapora%20muy%20de%20prisa.
• https://fluideco.com/cuales-son-los-principales-usos-del-ácido-sulfúrico.
• https://www.quimitube.com/produccion-ácido-sulfúrico-metodo-camaras-de-plomo/
• https://www.quimica.es/enciclopedia/Proceso_de_Ostwald.html
• https://www.products.pcc.eu/es/blog/acido-nítrico-v-características-usos-y-peligrosos/
• https://www.lifeder.com/acido-nitrico/
• https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:%C3%81cido_Sulf%C3%BArico.png
• https://www.miteco.gob.es/content/dam/miteco/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/sistema-espanol-de-inventario-sei-/040402-producc-no3h_tcm30-429856.pdf
• Libro de Texto 4º ESO, Física y Química, Anaya.

BIBLIOGRAFÍA

FIN

FIN

MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN

Imagen 13- Proceso de obtención del ácido nítrico

Imagen 11- Proceso de síntesis del H2SO4 por el método de las cámaras de plomo.

Imagen 2- Proceso de síntesis del amoniaco

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