Processo de Haber-Bosch

O processo de Haber-Bosch é um processo que visa a síntese de amoníaco a partir de diazoto e dihidrogénio no estado gasoso. Os químicos alemães Fritz Haber e Carl Bosch foram galardoados com o Prémio Nobel da Química, respetivamente, em 1918 e 1931, pelo desenvolvimento deste processo.

Mas qual é a história por detrás do desenvolvimento deste processo?

Tudo começou antes da Revolução Industrial, quando os agricultores começaram a compreender as vantagens em adubar os terrenos de cultivo. Na década de 1840, o químico alemão Justus von Liebig apercebeu-se da importância do azoto na fertilização de terrenos agrícolas. No entanto, pelo facto de existirem poucos adubos naturais e ser necessário importar guano  (fezes de aves e morcegos que por serem compostas de amoníaco podem ser utilizadas como fertilizantes) de ilhas do Oceano Pacífico, era necessário encontrar um processo que captasse o azoto atmosférico e o convertesse num composto que pudesse ser utilizado como fertilizante.

Em 1909, quando Fritz Haber conseguiu fixar o diazoto atmosférico em laboratório, esta descoberta foi bastante interessante quer do ponto de vista económico quer militar (dado que o amoníaco podia ser convertido em ácido nítrico- o percursor da pólvora, do TNT  e da nitroglicerina).

Assim, Haber conseguiu produzir amoníaco utilizando ósmio como catalisador e um reator que aguentava uma pressão de 175 atm e uma temperatura de 550 ºC.

Em 1910, Bosch recebeu instruções para industrializar o processo de obtenção de amoníaco e, em 1912, a primeira indústria piloto de obtenção de amoníaco pelo processo Haber-Bosch já produzia uma tonelada de amoníaco por dia. 

O facto de o amoníaco  poder ser convertido em compostos úteis na síntese de explosivos fez com que a sua exploração tivesse ainda mais sucesso ao longo da Primeira Guerra Mundial.

A síntese do amoníaco por este processo pode ser resumida na seguinte equação química:

N₂(g)+3H₂ (g) ⇆ 2 NH₃ (g) ∆H= -96,6 kJ

Condições de equilíbrio do processo:

• Temperatura: A síntese do amoníaco é um processo exotérmico, logo baixas temperaturas favorecem este processo, enquanto que o aumento da temperatura leva a que a reação inversa seja favorecida, de acordo com o Princípio de Le Châtelier. Por outro lado, se a temperatura fosse muito baixa o nº de choques eficazes diminuiria, diminuindo a velocidade da reação, logo uma temperatura média (400-450ºC) é a ideal para este processo.

• Pressão: Como 1 mole de azoto reage com 3 moles de dihidrogénio para originar 2 moles de amoníaco, é possível maximizar a produção de amoníaco (favorecer o sentido direto da reação) se a reação ocorrer em pressões elevadas, no entanto economicamente viáveis (200-300 atm).

• Catalisador: este não afeta o rendimento da reação, porém acelera a velocidade da reação. A catálise deste processo já foi feita com ósmio e urânio, mas mais recentemente com ferro e ruténio.

Fontes: 

https://pt.wikipedia.org/wiki/Guano

https://www.fc.up.pt/pessoas/jfgomes/pdf/vol_1_num_1_26_art_processoHaberBosch.pdf

Adriana Gonçalves 

Adriano Martins
Daniela Rodrigues
Inês Cabrita
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