Telecurso 2000 Química Nível Médio - qui34

Telecurso 2000 Química Nível Médio - qui34

(Parte 1 de 2)

AULA 34

É preciso fabricar adubo? lElementos essenciais para as plantas lFertilizantes NPK lO que Ø um sal lQueima da amônia lProduçªo de Æcido nítrico lComparaçªo entre a fabricaçªo do Æcido sulfœrico e a do Æcido nítrico lCiclo do nitrogŒnio na natureza lUsos do Æcido nítrico lObtençªo e decomposiçªo do nitrato de amônio fiSímbolos químicos fiA queima produz óxidos fiQueima Ø reaçªo com oxigŒnio fiReaçıes com oxigŒnio desprendem calor fiProcesso de produçªo de Æcido sulfœrico fiAlguns óxidos reagem com Ægua, formando Æcidos

O Æcido sulfœrico e a amônia, que sªo as duas substâncias mais produzidas pela indœstria química, sªo utilizados na fabricaçªo de fertilizantes. As plantas precisam de alguns elementos para crescerem. Esses elementos, por serem indispensÆveis para as plantas, sªo chamados de elementos essenciaiselementos essenciaiselementos essenciaiselementos essenciaiselementos essenciais.

Muitas pessoas devem estar pensando: “Para que fabricar fertilizantes? Nªo dÆ para usar esterco de cavalo ou de galinha? Antigamente todo mundo usava esterco e as plantas cresciam muito bem”.

O que vocΠvai aprender

Seria bom jÆ saber

Isto lhe interessa

A U L A 34

AULA34Os elementos de que as plantas precisam em maior quantidade sªo: CARBONOCARBONOCARBONOCARBONOCARBONO

Desses elementos, os mais importantes sªo carbono, hidrogŒnio e oxigŒnio, que as plantas retiram da Ægua do solo e do gÆs carbônico do ar. Os outros elementos precisam ser colocados na forma de adubo. O nitrogŒ- nio Ø um dos elementos mais consumidos pelas plantas.

Quando se quer um fertilizante com bastante nitrogŒnio, usa-se o nitrato de amônio, cuja fórmula Ø:

NHNHNHNHNH44444NONONONONO33333

O nitrato de amônio Ø um sal. Ele Ø fabricado por meio da reaçªo de amônia com Æcido nítrico.

NHNHNHNHNH33333+HNO HNO HNO HNO HNO33333fi NH NH NH NH NH44444NONONONONO33333
amônia+Æcido nítricofi nitrato de amônio

Por que se usa o nitrato de amônio quando se quer um fertilizante rico em nitrogŒnio?

Veja a fórmula do nitrato de amônio. Observe que existem dois Ætomos de nitrogŒnio nesse composto. Vamos comparar com o sulfato de amônio, que tambØm Ø uma substância usada para fabricar fertilizantes.

Ca Mg S Mn Mo Zn CoBC l Cu Fe

H O2 CO2

AULA34

Verifique o nœmero de Ætomos de nitrogŒnio no sulfato de amônio. Existem dois Ætomos de nitrogŒnio. O nœmero 2 que estÆ escrito fora do parŒnteses indica que tem 2 vezes NH4. Portanto no sulfato de amônio tem dois

Ætomos de nitrogŒnio - um em cada NH4. Isso quer dizer que, tanto no nitrato de amônio quanto no sulfato de amônio, existem dois Ætomos de nitrogŒnio. Entªo, por que se usa o nitrato de amônio quando se quer alta concentraçªo de nitrogŒnio?

Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1Exercício 1

Preencha com o nœmero de Ætomos dos elementos presentes nos dois compostos:

VocŒ pode ver que a massa do sulfato de amônio deve ser maior do que a do nitrato de amônio. Se existe o mesmo nœmero de Ætomos, Ø mais vantajoso usar o nitrato de amônio, que tem massa menor.

O nitrato de amônio Ø obtido pela reaçªo de amônia com Æcido nítrico. SerÆ que a indœstria que fabrica esse fertilizante precisa comprar o Æcido nítrico?

As indœstrias nªo precisam comprar Æcido nítrico, porque elas fabricam o

Æcido nítrico com a propria amônia.

Primeiro a amônia Ø queimada. Acontece uma reaçªo muito parecida com a da queima do gÆs de cozinha. Quando se queima o gÆs de cozinha, obtØm-se o gÆs carbônico, que Ø o dióxido de carbono.

A queima da amônia produz óxido de nitrogŒnio, que Ø um gÆs. Depois, esse gÆs reage com mais oxigŒnio e se transforma em dióxido de nitrogŒnio, que na Ægua resulta em Æcido nítrico.

nitrogŒnio + hidrogŒnionitrogŒnio + hidrogŒnio nitrogŒnio + hidrogŒnio nitrogŒnio + hidrogŒnio nitrogŒnio + hidrogŒnio fi amônia amônia amônia amônia amônia
amônia+ oxigŒnio amônia + oxigŒnio amônia + oxigŒnio amônia + oxigŒnio amônia + oxigŒnio fi óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio
óxido de nitrogŒnio + oxigŒnioóxido de nitrogŒnio + oxigŒnioóxido de nitrogŒnio + oxigŒnioóxido de nitrogŒnio + oxigŒnioóxido de nitrogŒnio + oxigŒniofi dióxido de nitrogŒnio dióxido de nitrogŒnio dióxido de nitrogŒnio dióxido de nitrogŒnio dióxido de nitrogŒnio
dióxido de nitrogŒnio + Æguadióxido de nitrogŒnio + Ægua dióxido de nitrogŒnio + Ægua dióxido de nitrogŒnio + Ægua dióxido de nitrogŒnio + Ægua fi Æcido nítrico Æcido nítrico Æcido nítrico Æcido nítrico Æcido nítrico

Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2Exercício 2

Compare as etapas da fabricaçªo do Æcido sulfœrico com as do Æcido nítrico, e mostre que os dois processos sªo parecidos.

O óxido de nitrogŒnio e o dióxido de nitrogŒnio produzidos na queima da amônia sªo os gases que se formam no motor do carro. Sªo gases muito poluentes.

Os dois óxidos de nitrogŒnio, que sªo formados pela reaçªo da amônia com o oxigŒnio, sªo lançados na atmosfera e causam o que nós chamamos de chuva Æcida. O vapor de Ægua que existe na atmosfera forma com esses gases o Æcido nítrico.

SSSSSULFATOULFATOULFATOULFATOULFATODEDEDEDEDE AMÔNIOAMÔNIOAMÔNIOAMÔNIOAMÔNIONNNNNITRATOITRATOITRATOITRATOITRATO DEDEDEDEDE AMÔNIOAMÔNIOAMÔNIOAMÔNIOAMÔNIO

NitrogŒnio NitrogŒnio

HidrogŒnio HidrogŒnio OxigŒnio OxigŒnio

Enxofre

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É por isso que os órgªos do governo controlam os gases que as indœstrias lançam para o ar. Mas as indœstrias químicas, preocupadas com os problemas ambientais, estªo procurando cuidar do meio ambiente.

As pessoas que se preocupam com os problemas ambientais, sabendo que a fabricaçªo do Æcido nítrico, se nªo for bem controlada, pode causar a chuva Æcida, devem pensar se Ø mesmo necessÆrio fabricar Æcido nítrico. Por que nªo usar só os adubos naturais?

Na realidade, os compostos de nitrogŒnio que se encontram no esterco ou nos restos de plantas sªo transformados em sais de amônio e nitratos pelas bactØrias dos solos. Esses nitratos e sais de amônio sªo absorvidos pelas raízes das plantas, que os usam para crescer. O problema de usar esses adubos naturais Ø a quantidade. A necessidade de alimentos Ø tªo grande que só com o uso de adubos naturais nªo teríamos alimentos em quantidade suficiente.

O ciclo do nitrogênio

Os químicos fabricam substâncias que a natureza tambØm produz. Os químicos trabalham na indœstria e procuram produzir materiais o mais barato possível. Para conseguir isso, procuram usar as matØrias-primas mais baratas, fazer reaçıes mais rÆpidas e que precisam de pouca energia.

O Æcido nítrico nªo Ø usado só para fabricar fertilizantes. A maior parte da produçªo do Æcido nítrico vai para a indœstria de fertilizantes, mas uma parte vai para a indœstria de explosivos, para as fÆbricas de dinamite e de nitroglicerina. Os nitratos sªo muito explosivos porque, quando aquecidos, desprendem rapidamente uma enorme quantidade de gases.

A aplicaçªo dos nitratos para fabricar explosivos Ø um outro exemplo do que jÆ foi dito vÆrias vezes da volta das substâncias ao estado em que elas se encontram na natureza. No caso do nitrato de amônio, a tendŒncia Ø voltar ao gÆs nitrogŒnio, oxigŒnio e Ægua, que sªo as formas mais estÆveis dessas substâncias nas condiçıes terrestres.

AULA34VocŒ precisa saber lNitrato de amônioNitrato de amônioNitrato de amônioNitrato de amônioNitrato de amônio Ø um sal, formado pela reaçªo de amônia com Æcido nítrico. Por ser um sal solœvel em Ægua, Ø usado para fabricar fertilizantes. A fórmula do nitrato de amônio Ø NH4NO3. Trata-se de um composto rico em nitrogŒnio porque tem dois Ætomos de nitrogŒnio na fórmula.

lSulfato de amônioSulfato de amônioSulfato de amônioSulfato de amônioSulfato de amônio Ø um sal, formado pela reaçªo de amônia com Æcido sulfœrico. É usado tambØm para fabricar fertilizantes porque Ø solœvel em

Ægua. A fórmula Ø (NH4)2SO4. Esta fórmula significa que o sulfato de amônio tem dois Ætomos de nitrogŒnio, 8 Ætomos de hidrogŒnio, 1 Ætomo de enxofre e 4 Ætomos de oxigŒnio. O nœmero 2 fora dos parŒnteses quer dizer que o NH4 deve ser multiplicado por 2.

lA fórmula do Æcido nítricoÆcido nítricoÆcido nítricoÆcido nítricoÆcido nítrico Ø HNO3. lcido nítricocido nítricocido nítricocido nítricocido nítrico Ø fabricado a partir de amônia, em trŒs etapas:

Reaçªo de amônia com oxigŒnio, resultando em óxido de nitrogŒnio. Reaçªo de óxido de nitrogŒnio com mais oxigŒnio, formando dióxido de nitrogŒnio. Reaçªo de dióxido de nitrogŒnio com Ægua, produzindo Æcido nítrico.

l`cido nítrico Ø usado para fabricar adubos e explosivos.

Chuva ÆcidaChuva ÆcidaChuva ÆcidaChuva ÆcidaChuva Æcida acontece por causa do Æcido sulfœrico e do Æcido nítrico que se formam na atmosfera. Quando chove, esses Æcidos atingem o solo, prejudicando o crescimento das Ærvores numa floresta. TambØm atacam prØdios e monumentos, principalmente aqueles de mÆrmore.

E como esses Æcidos se formam na atmosfera? A gasolina e o óleo diesel queimados por automóveis, ônibus e caminhıes e o óleo combustível queimado nas fÆbricas contŒm enxofre. Quando o enxofre queima, forma-se dióxido de enxofre. Esse dióxido de enxofre sai dos escapamentos e das chaminØs e vai para a atmosfera. LÆ ele Ø transformado em trióxido de enxofre. Este reage com o vapor de Ægua do ar, formando Æcido sulfœrico. Temos aí o primeiro componente da chuva Æcida.

No motor de um carro, queima-se gasolina, ou seja, gasolina reage com oxigŒnio. Só que no motor do carro nªo entra oxigŒnio puro; entra ar, que Ø uma mistura de oxigŒnio e nitrogŒnio. O nitrogŒnio Ø muito estÆvel, o que significa que ele só reage com dificuldade. Normalmente ele nªo reage. PorØm, no motor de um carro, ou melhor, dentro do cilindro do motor, a temperatura e a pressªo sªo muito altas. Aí o nitrogŒnio reage com oxigŒnio, formando óxido de nitrogŒnio. Esse gÆs sai do escapamento do carro e vai para a atmosfera. Algumas indœstrias tambØm lançam óxido de nitrogŒnio no ar. A temperaturas mais baixas, o óxido de nitrogŒnio se transforma em dióxido de nitrogŒnio. Este reage com o vapor de Ægua do ar, formando Æcido nítrico. Temos aí o segundo componente da chuva Æcida.

Uma das fÆbricas que jogam óxido de nitrogŒnio na atmosfera Ø justamente a de Æcido nítrico. Por quŒ?

Vamos pensar mais

AULA34

Vimos que a reaçªo de dióxido de nitrogŒnio com Ægua produz Æcido nítrico. Este, porØm, Ø apenas um dos produtos da reaçªo. O outro Ø óxido de nitrogŒnio.

Seria tolice as fÆbricas jogarem todo esse óxido de nitrogŒnio na atmosfera.

A poluiçªo, isto Ø, a formaçªo de chuva Æcida, seria enorme. Mas hÆ outro problema, e este Ø econômico. A fÆbrica estaria jogando fora um produto que poderia ser transformado em Æcido nítrico na fÆbrica, dando lucro, e nªo na atmosfera, provocando poluiçªo.

O que fazer?

É fÆcil. Basta recolher o óxido de nitrogŒnio e fazer com que ele reaja com oxigŒnio para formar dióxido de nitrogŒnio. Depois, fazer o dióxido de nitrogŒnio reagir com Ægua para produzir Æcido nítrico. Só que hÆ um pequeno problema! Nesta œltima reaçªo forma-se novamente óxido de nitrogŒnio. Mas em menor quantidade do que havia antes, pois parte se transforma em Æcido nítrico. Entªo, o óxido de nitrogŒnio precisa ser novamente recolhido, e tudo começa de novo. Podemos representar a fabricaçªo de Æcido nítrico da seguinte forma:

Isso pode continuar. A cada vez se forma um pouco menos de óxido de nitrogŒnio. No fim só resta um pouquinho desse gÆs. As indœstrias aperfeiçoam o processo de fabricaçªo de Æcido nítrico para só perder um pouquinho de óxido de nitrogŒnio. Assim a poluiçªo Ø menor e se perde menos matØria-prima.

A maior parte do Æcido nítrico Ø usada na fabricaçªo de adubos. Uma parte menor vai para a fabricaçªo de explosivosexplosivosexplosivosexplosivosexplosivos.

Como deve ser um composto para que ele exploda, ou seja, para ele ser um explosivo?

Explosivos sªo substâncias que se decompıem sozinhas, isto Ø, elas nªo precisam reagir com outra substância. Dessa forma, a decomposiçªo Ø uma reaçªo muito rÆpida. Quando uma substância precisa encontrar outra para reagir, demora mais.

amônia + oxigŒnio fi óxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio + oxigŒnio fi dióxido de nitrogŒniodióxido de nitrogŒniodióxido de nitrogŒniodióxido de nitrogŒniodióxido de nitrogŒnio dióxido de nitrogŒnio + Ægua fi Æcido nítrico + óxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnio + oxigŒnio fi dióxido de nitrogŒnio dióxido de nitrogŒnio + Ægua fi Æcido nítrico + óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnioóxido de nitrogŒnio + oxigŒnio fi dióxido de nitrogŒnio dióxido de nitrogŒnio + Ægua fi Æcido nítrico + óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio óxido de nitrogŒnio

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Os produtos da decomposiçªo de um explosivo sªo gases. Gases ocupam um volume muito maior do que o explosivo, que geralmente Ø sólido, antes de explodir. Assim, um volume pequeno de repente se transforma num volume muito grande. Nós dizemos que os gases formados na decomposiçªo se expandem. Nessa expansªo eles arrastam tudo o que encontram pela frente. Isto provoca a destruiçªo.

A reaçªo de decomposiçªo de um explosivo liberta muito calor. Por isso os gases formados ficam muito quentes e ocupam um volume maior ainda. A expansªo Ø entªo mais violenta.

Um dos produtos da decomposiçªo de um explosivo geralmente Ø o nitrogŒ- nio. VocŒ jÆ sabe que o nitrogŒnio Ø muito estÆvel. Isto significa que ele nªo vai reagir com nada na explosªo; ele só vai se expandir. Se um dos produtos da explosªo reage com alguma substância que encontra pela frente, pode ser que o produto dessa reaçªo nªo seja um gÆs. Entªo hÆ uma diminuiçªo de volume e a explosªo nªo Ø tªo violenta.

oQuais sªo os elementos que as plantas precisam para crescer. oO que significa NPK. oO que acontece ao se queimar amônia. oComo se fabrica o Æcido nítrico. oQue a fabricaçªo do Æcido nítrico Ø parecida com a do Æcido sulfœrico. oQuais sªo as matØrias-primas para a fabricaçªo do Æcido nítrico. oComo Ø o ciclo do nitrogŒnio na atmosfera. oQuais sªo os usos do Æcido nítrico. oPor que o nitrato de amônio explode. oO que acontece numa explosªo oAs fórmulas do Æcido nítrico, nitrato de amônio e sulfato de amônio. oComparar a quantidade de um elemento em duas substâncias.

Agora eu sei

AULA34

Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3Exercício 3

Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das afirmaçıes a seguir: a)a)a)a)a)As plantas precisam de alguns elementos químicos para crescerem. b)b)b)b)b)As plantas usam o nitrogŒnio na forma como ele se encontra no ar atmosfØrico.

c)c)c)c)c)O nitrato de amônio Ø um sal. d)d)d)d)d)Amônia Ø uma base. e)e)e)e)e)O Æcido nítrico Ø usado apenas pelas indœstrias de fertilizantes.

Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4Exercício 4

Liste dez elementos que sªo essenciais às plantas, com os seus respectivos símbolos.

Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5Exercício 5

De onde a planta retira os elementos carbono, hidrogŒnio e oxigŒnio, necessÆrios para o seu crescimento?

Exercício 6Exercício 6Exercício 6Exercício 6Exercício 6 a)a)a)a)a)O que significa queimar a amônia? b)b)b)b)b)Quais sªo os produtos que se formam com a queima da amônia?

Exercício 7Exercício 7Exercício 7Exercício 7Exercício 7 O processo de produçªo de Æcido nítrico pode ser resumido em trŒs etapas:

1“1“1“1“1“etapaetapaetapaetapaetapa: formaçªo do óxido de nitrogŒnio 2“2“2“2“2“etapaetapaetapaetapaetapa: formaçªo do dióxido de nitrogŒnio 3“3“3“3“3“etapaetapaetapaetapaetapa: formaçªo do Æcido nítrico a)a)a)a)a) Escreva os reagentes e os produtos da reaçªo para cada etapa. b)b)b)b)b)Escreva as fórmulas dos dois óxidos de nitrogŒnio e do Æcido nítrico. c)c)c)c)c)Qual dos dois óxidos de nitrogŒnio tem mais oxigŒnio?

Exercício 8Exercício 8Exercício 8Exercício 8Exercício 8

Óxidos de enxofre (SO2 e SO3) e óxidos de nitrogŒnio (NO e NO2) sªo gases poluentes da atmosfera.

a)a)a)a)a)Quais sªo as principais fontes desses gases na atmosfera? b)b)b)b)b)Como esses gases formam a chuva Æcida?

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