Caracterizacion de HNO3 Mediante N

INTRODUCCION GENERAL

La búsqueda de un método de análisis cuantitativo, rápido, selectivo y confiable que

nos permita caracterizar una de las especies de una mezcla sulfonitrica es hacia

donde está orientado el presente proyecto. El cual surge de la problemática que

representa una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico en donde se desconoce la

composición de las especies anteriormente citadas.

Con lo cual se ofrece toda la información referente a la empresa FERTIREY S.A. de

C.V lugar donde se presenta la problemática y además se lleva a cabo el proceso de

investigación y realización de las pruebas experimentales.

En el cuerpo de este proyecto se proporciona un capítulo que atañe exclusivamente

a la resolución del proyecto, se presenta toda la información teórica referente a las

especies de la mezcla, así como los fundamentos generales en que se sustentan las

actividades realizadas para la solución de la problemática planteada; es decir las

técnicas analíticas empleadas además de los resultados que éstas arrojaron.

Finalmente se dan los alcances y limitaciones que nacieron del desarrollo del

proyecto. Así como también las conclusiones a las que se llegó al realizar este

trabajo y los puntos que según mi criterio, representan oportunidades de mejora para

futuras modificaciones al proyecto.

1

INTRODUCCION

Una vez que ha iniciado la 'revolución verde' con el desarrollo de una amplia

tecnología para el cultivo, en busca de mayor productividad en menos área, los

suelos naturales son incapaces de brindar la cantidad suficiente de nutrientes para

sostener cultivos intensivos y, la mayoría de las veces, monocultivos.

La fertilidad de los suelos ha bajado en buena proporción debido al excesivo cultivo

en algunos países, y a la pérdida de suelo por erosión, por la contaminación o por la

expansión de la mancha urbana. En la República Mexicana predomina la fertilidad

media para suelos agrícolas y la alta está reducida casi a un sólo estado.

El uso de fertilizantes nitrogenados y fosforados va en aumento y la producción

agroecológica o sustentable como método general, es todavía un propósito a largo

plazo. La síntesis química de fertilizantes químicos crece como una gran industria

que surte de grandes cantidades de abonos químicos a los campesinos.

Fig. 1.- Fertilidad de los suelos agrícolas en la República Mexicana.

La incapacidad de dar a cada planta sólo los nutrientes que requieren y consumen es

una limitante muy importante. Todos los días se adiciona a los campos de cultivo,

más fertilizantes químicos que los que requiere. Los excedentes son arrastrados por

el viento y la lluvia, hacia los arroyos, llegando a los ríos y al mar, produciendo lo que

conocemos como eutrofización. Se conoce como fertilizante a una sustancia que se

2

http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/9hoja.html

http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/20agua.html

http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/fertil.gif

agrega al suelo para suministrar aquellos elementos que se requieren para la

nutrición de las plantas. Un material fertilizante o transportador es una sustancia que

contiene uno o más de los elementos esenciales para las plantas. Los fertilizantes

completos contienen los tres elementos mayores nutrientes para las plantas:

nitrógeno, fósforo y potasio.

Los fertilizantes mezclados son una combinación mecánica o química de dos o más

materiales fertilizantes y que contiene dos o más elementos esenciales. Existen

fertilizantes formadores de ácido los cuales son capaces de aumentar la acidez del

suelo, lo que proviene principalmente de la nitrificación de las sales amónicas por las

bacterias del suelo. Los fertilizantes básicos o alcalinos disminuyen la acidez del

suelo, mientras que los fertilizantes neutros o no formadores de ácidos son aquellos

que no aumentan ni disminuyen el pH al ser agregados a un suelo.

Los fertilizantes son adicionados con materiales de carga o rellenadores, que son

materiales que se mezclan a un fertilizante para que una unidad dada proporcione

los nutrientes señalados en el análisis y otros nutrientes distintos del nitrógeno, el

fósforo o potasio. La amonización es de gran importancia en la industria de los

fertilizantes por diversas razones como:

1. El amoníaco anhidro y las soluciones de amoníaco son formas económicas de

proporcionar nitrógeno.

2. El amoníaco se combina con el superfosfato normal o triple y con los ácidos

fosfórico, nítrico o sulfúrico.

3. Elimina la necesidad de usar grandes cantidades de ácidos si el amoníaco fuera

transformado a sales como nitrato o sulfato de amonio.

4. Mejora la condición física de los fertilizantes mezclados.

5. El ácido libre en el superfosfato es neutralizado.

3

PRINCIPALES TIPOS DE FERTILIZANTES

Fertilizantes convencionales.

Son los más conocidos y usados, especialmente en agricultura y céspedes. Se

caracterizan porque se disuelven con facilidad en el suelo y, por tanto, las plantas

disponen de esos nutrientes nada más al echarlos o pocos días después.

Fertilizantes Nitrogenados: urea, nitrato...

Urea (45%), Nitrato amónico (33%), Sulfato amónico, Nitrato potásico, Nitrato

cálcico, Nitrato sódico (Nitrato de Chile),

Fertilizantes de lenta liberación.

Se caracterizan porque se disuelven poco a poco y van liberando para las raíces los

nutrientes lentamente, a lo largo de varios meses. Esto se consigue por la propia

formulación química o por recubrir las bolitas con una especie de membrana que

dejan salir los minerales lentamente. Son más caros que los convencionales pero

duran más. Por ejemplo.: Osmocote, Nitrofoska Stabil, Nutricote, etc.

Fertilizantes organominerales

Es una mezcla de materia orgánica con nutrientes minerales (Nitrógeno, Potasio,

Magnesio, Manganeso, etc.). Vienen normalmente granulados. Ideales para realizar

una fertilización completa en el abonado de fondo en todo tipo de cultivos.

Abonos foliares

Se aplican pulverizando sobre la planta. El abono foliar se usa como complemento al

abonado de fondo. Es muy interesante para aportar micronutrientes: Hierro,

Manganeso, Cobre, etc., ya que se precisan en pequeñísimas cantidades y se

asimilan directamente por aplicarlos en la propia hoja.

4

PROCESOS DE ELABORACIÓN.

Todos los proyectos de producción de fertilizantes requieren la fabricación de

compuestos que proporcionan los nutrientes para las plantas: nitrógeno, fósforo y

potasio, sea individualmente (fertilizantes "simples"), o en combinación (fertilizantes

"mixtos").

El amoníaco constituye la base para la producción de los fertilizantes nitrogenados, y

la gran mayoría de las fábricas contienen instalaciones que lo proporcionan, sin

considerar la naturaleza del producto final. Asimismo, muchas plantas también

producen ácido nítrico en el sitio. La materia prima preferida para producir amoníaco

es el petróleo y el gas natural; sin embargo, se utiliza carbón, nafta y aceite

combustible también. Los fertilizantes nitrogenados más comunes son: amoníaco

anhidro, urea (producida con amoníaco y dióxido de carbono), nitrato de amonio

(producido con amoníaco y ácido nítrico), sulfato de amonio (fabricado en base a

amoníaco y ácido sulfúrico) y nitrato de calcio y amonio, o nitrato de amonio y caliza

el resultado de agregar caliza al nitrato de amonio.

Los fertilizantes de fosfato incluyen los siguientes: piedra de fosfato molida, escoria

básica (un subproducto de la fabricación de hierro y acero), superfosfato (que se

produce al tratar la piedra de fosfato molida con ácido sulfúrico), triple superfosfato

(producido al tratar la piedra de fosfato con ácido fosfórico), y fosfato mono y

diamónico. Las materias primas básicas son: piedra de fosfato, ácido sulfúrico (que

se produce, usualmente, en el sitio con azufre elemental), y agua.

Todos los fertilizantes de potasio se fabrican con salmueras o depósitos

subterráneos de potasa. Las formulaciones principales son cloruro de potasio, sulfato

de potasio y nitrato de potasio.

Se pueden producir fertilizantes mixtos, mezclándolos en seco, granulando varios

fertilizantes intermedios mezclados en solución, o tratando la piedra de fosfato con

ácido nítrico (nitrofosfatos).

5

http://es.wikipedia.org/wiki/Fosfato

http://es.wikipedia.org/wiki/Nitrato_de_potasio

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sulfato_de_potasio&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sulfato_de_potasio&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_potasio

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADaco

http://es.wikipedia.org/wiki/Urea

http://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADaco_anhidro

http://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADaco_anhidro

http://es.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_natural

http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_n%C3%ADtrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADaco

http://es.wikipedia.org/wiki/Potasio

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforo

http://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Nutriente

PIONEROS EN LA FABRICACIÓN DE FERTILIZANTES.

Entre 1907 y 1909, el químico Fritz Haber investigó la posibilidad de utilizar la

reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno atmosféricos para formar amoníaco, que a

su vez se puede oxidar para obtener ácido nítrico.

Sin embargo, por la naturaleza de la reacción, para conseguir una producción

apreciable de amoníaco era preciso trabajar a presiones mucho más elevadas (unas

200 atmósferas) de las que utilizaba la industria química del momento. Además, la

reacción sólo tenía lugar rápidamente a temperaturas elevadas, pero luego la

producción se reducía por descomposición del amoníaco formado.

Era preciso pues conseguir un catalizador que acelerara el proceso a temperaturas

más bajas. El proceso de Haber fue desarrollado por Carl Bosch, de la empresa

BASF (Badische Anilin-und Soda-Fabrik), y se aplicó por primera vez en Oppau en

1913. Por su importante trabajo, Haber obtuvo el premio Nobel en 1918.

Después de la Primera Guerra Mundial, el proceso desarrollado por Haber-Bosch

cambió el aspecto de la agricultura en el mundo. La disponibilidad de nitrógeno

barato (más barato todavía en algunos casos gracias a los subsidios estatales)

determinó que el aumento de la producción excediera con mucho el coste adicional

de los fertilizantes; con 2,76 lb. de nitrógeno por hectárea era posible aumentar en un

15 % la cosecha de arroz o trigo, y en un asombroso 75 % la de patatas.

SULFATO DE AMONIO (NH4)2SO4

Para la producción hay una serie de procedimientos, todos los cuales se fundan en la

reacción:

2NH3 + H2SO4 => (NH4)2SO4

Se hace pasar amoníaco gaseoso mezclado con vapor de agua por un saturador,

provisto con un agitador, que contiene una disolución saturada de sulfato de amonio

y en la que se mantiene un 2% de ácido sulfúrico libre. Con esto de manera continua.

6

Según otro procedimiento, en una cámara a 100ºC se pulveriza ácido sulfúrico

concentrado y gas NH3, con lo que el agua se evapora y la sal seca se deposita en

el fondo.

Descripción y características del producto.

Suplemento nutricional de alta compatibilidad que aporta Nitrógeno, Potasio y Azufre.

Participa en la síntesis de lípidos, carotenos, ácidos orgánicos y clorofila. Elimina

carbonatos, mejorando así la permeabilidad y aumentando la solubilidad

de micro-nutrientes.

• Contiene 21% de nitrógeno y 24% de azufre (72% de sulfato).

• El 100% del nitrógeno en forma de amonio, la forma menos susceptible a

pérdidas por lavado, desnitrificación y volatilización.

• El 100% del azufre en forma de sulfato, la única forma de azufre inmediatamente

disponible para las plantas.

• Para aumentar la calidad, el rendimiento y la rentabilidad de los cultivos.

• Cada tonelada de producto contiene 450 kg de nutrientes esenciales para la

planta.

• Es fácil de almacenar y es compatible con otros fertilizantes sólidos.

• El producto granular ha sido tamizado para permitir mezclas uniformes con otros

productos granulares.

• Para aumentar la disponibilidad de micronutrientes.

• Su eficiencia ha sido comprobada por investigadores universitarios bajo una gran

variedad de condiciones de suelo, clima, manejo y tipos de cultivo.

7

Tabla 1.- Descripción y Características del (NH4)2SO4

FORMAS DISPONIBLES DEL PRODUCTO.

Granular: Aplicación directa al suelo.

Estándar: Aplicación directa al suelo.

Líquido: Aplicación en agua de riego.

Ultrasoluble: Aplicación en sistemas de fertirrigación

Fig. 2.- Forma Estándar. Fig. 3.- Forma Granular.

8

INTRODUCCION

INGENIERIA DE PROCESOS

Se entiende por Ingeniería de proceso aquella que:

• Se desarrolla, evalúa y diseña los procesos productivos.

• Se genera toda la información indispensable para la ingeniería básica.

• Por Proceso se entiende toda operación de transformación.

• Se define el “Know how” como se hace, es la información obtenida de la

investigación y desarrollo”.

• Se definen los requerimientos de materias primas e insumos que tenga el proceso.

• Se evalúan las condiciones del medio que afectan a los procesos.

Los modelos matemáticos son de suma utilidad para el mejor diseño del proceso en

consideración. A veces es necesaria la utilización de plantas pilotos para asegurar

los parámetros de diseño.

Es una rama de la ingeniería con conocimientos suficientes en ciencia y tecnología,

para aplicarlas en el diseño, simulación, optimización, innovación, logística y gestión

de los procesos, con base en el estudio de aquellos de naturaleza fisicoquímica y

biotecnológica, y una ética empresarial que promueva la protección del ambiente y la

seguridad industrial.

Funciones del Ingeniero de Procesos

El Ingeniero de Procesos, gracias a su enfoque sistémico y a sus conocimientos de

gestión, puede no sólo operar óptimamente los procesos industriales sino que

también está en capacidad de introducirles modificaciones para lograr una mayor

eficiencia, calidad, productividad y rentabilidad. Por otro lado, su actitud innovadora

le permite desarrollar nuevos productos, procesos y equipos, cuidando de no generar

impactos negativos sobre el ambiente.

9

FUNCIONES DEPARTAMENTALES

INGENIERIA DE PROCESOS

Se involucra activamente en el cumplimiento de la Política de Calidad.

Participa en las etapas involucradas en el desarrollo de nuevos productos y

procesos, en la optimización o modificación de los existentes a través de actividades

de ingeniería de procesos tales como pruebas en laboratorios y en planta, cálculos

de balances de materia y energía, diseño de procesos y equipos, etc.

Participa en actividades de investigación y desarrollo de nuevos productos y

procesos incluyendo diseño de experimentos y pruebas a nivel piloto, con

proveedores internos y externos.

Desarrolla e implementa técnicas analíticas conforme a las necesidades de los

procesos operativos para realizar análisis involucrados en el desarrollo y arranque

de nuevos procesos.

Proporciona capacitación técnica requerida al personal involucrado en la operación

de nuevos procesos.

Apoya el mantenimiento, implementación y mejora del Sistema de Administración de

la Calidad.

10

PROBLEMÁTICA A RESOLVER

La búsqueda de métodos de análisis más rápidos, selectivos y sensibles es uno de

los objetivos esenciales perseguidos por los cultivadores de la química analítica. En

la práctica, resulta muy difícil encontrar métodos analíticos que combinen estas tres

cualidades y, en general, alguna de ellas debe ser sacrificada en beneficio de las

otras.

La principal problemática que se planea resolver mediante el presente proyecto de

investigación es poder desarrollar una metodología a seguir para poder identificar

en una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico dichas especies las cuales en algún

momento pueden coexistir juntas en diferentes composiciones.

La necesidad de cuantificarlos surge dado que en el proceso de regeneración del

ácido nítrico a partir de una mezcla de nitratos con ácido sulfúrico nos producirá una

sal y el ácido nítrico que se desea obtener a la mayor concentración posible con el

objeto de tener la menor composición de ácido sulfúrico y de esta manera evitar

tener ambas especies en cantidades o composiciones similares, lo cual sería un

indicativo de que el ácido sulfúrico participa como reactivo en exceso en la

regeneración del ácido nítrico.

La manera a que viene a pegar la caracterización de las especies de la mezcla

sulfonítrica se ve representada en el hecho en que dicho análisis servirá como un

indicativo de qué tan eficiente está siendo la reacción para regenerar el ácido nítrico.

En el análisis industrial, la velocidad del proceso suele condicionar las características

del método empleado, más que su sensibilidad.

11

JUSTIFICACION

La nitración es el proceso por el cual se efectúa la unión del grupo nitro (−NO2) a un

átomo de carbono, lo que generalmente tiene efecto por substitución de un átomo de

hidrógeno. La elección del agente (sustancia que nos genera el grupo nitro) nitrante y

la técnica de nitración se determinan por factores como la constitución química y

propiedades físicas del compuesto orgánico a nitrar y las características económicas

del proceso.

Los agente nitrantes son complejos ya que poseen valencia residual muy

pronunciada, es decir, aceptan electrones por nitrógeno y electrones compartidos por

los átomos de oxígeno, en la estabilización después de la nitración se separa un

ácido, que contiene el grupo NO2 formando parte del complejo lábil activo.

Algunos agentes son los siguientes:

Ácido nítrico

Mezclas nitrantes, por ejemplo, ácido nítrico mezclado con un agente

deshidratante como el óleum, ácido sulfúrico, anhídrido acético, pentóxido de

fósforo.

Nitratos alcalinos en presencia de ácido sulfúrico.

Este proyecto se desarrolló por la necesidad que tiene la empresa FERTIREY S.A.

DE C.V. de conocer las concentraciones de las especies que conforman una mezcla

de ácido sulfúrico y ácido nítrico.

La necesidad por la cual es primordial desarrollar una técnica analítica la cual nos

permita caracterizar las especies de una mezcla sulfonítrica que se obtendrá en la

regeneración del ácido nítrico, cuya parte se deriva de un proceso de nitración. Una

buena caracterización de las especies de la mezcla sulfonítrica nos puede indicar

burdamente de manera indirecta con que grado de conversión están actuando las

especies reactantes en la parte de la regeneración del ácido nítrico. Para de este

modo estar monitoreando en el transcurso de la regeneración del ácido nítrico con

que composición se está enriqueciendo dicho ácido.

12

2.6 OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Desarrollar una marcha o metodología analítica que nos permita caracterizar las

especies presentes en una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico. Procedente de

un proceso de regeneración de ácido nítrico.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Proporcionar un indicativo confiable al proceso de regeneración del ácido

nítrico para poder precisar cuando el ácido sulfúrico se encuentra en exceso

en la reacción de regeneración del ácido ya anteriormente

Proporcionar una marcha o metodología analítica de fácil ejecución y que no

represente algún riesgo desarrollarla, así como que se pueda adaptar para

obtener resultados confiables.

13

CARACTERIZACION DE HNO3 EN UNA

MEZCLA DE

H2SO4 - HNO3.

14

INTRODUCCION

La investigación y el desarrollo de nuevos proyectos que sirvan para mejorar y

cumplir la misión y objetivos de la empresa Fertirey S.A. de C.V. es un aspecto muy

importante en esta empresa, en la cual se me fue dada la oportunidad de realizar mi

estadía de residencia profesional.

En este capítulo se abordará todo lo referente a las especies que participan en la

caracterización de una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico provenientes de un

proceso de regeneración del ácido nítrico.

Además de que se explica cada una de las actividades llevadas a cabo en el

transcurso de estos cuatro meses y semanas, para llevar a buen término el problema

que la empresa busca solucionar. Presentando las técnicas o marchas analíticas

requeridas para tal fin, mostrando de igual manera los resultados arrojados por las

mismas.

15

MARCO TEORICO

MEZCLA SULFONITRICA

La mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico en distintas proporciones se denomina

sulfúrico fumante o mezcla sulfonítrica, y es un excelente agente para la nitración de

anillos aromáticos (introducción de un grupo --NO2 en el anillo).

Se le conoce como Ácido Sulfúrico fumante, es utilizado para la sulfonacion del

benceno, se le llama fumante ya que este desprende vapores muy tóxicos.

ÁCIDO SULFÚRICO

Es el compuesto químico que más se produce en el mundo, y en este texto

encontrará sus propiedades y principalmente como es su proceso de producción

industrial. Es de gran significado, la observación que frecuentemente se hace, es que

el per cápita usado de ácido sulfúrico es un índice del desarrollo técnico de una

nación. El ácido sulfúrico es importante en casi todas las industrias, y es usada

ampliamente en la manufactura de fertilizantes superfosfatos, sales sulfatadas,

celofán, rayón, detergentes, ácido clorhídrico, ácido nítrico, tintes, pigmentos,

explosivos, refinación de petróleo, en el almacenaje de baterías, en el tratamiento de

agua industrial, y en el blanqueado de minerales.

Propiedades

El ácido sulfúrico al 100 por ciento es un líquido incoloro, inodoro, denso y viscoso.

Esto se refiere al monohidrato, el cual puede ser considerado con una composición

equimolecular de agua y trióxido de azufre. Éste pierde trióxido de azufre en el

calentamiento hasta que, aproximadamente a los 338 C, resulta un ácido de 98.3 por

ciento.

16

Tabla.2- Propiedades Físicas y Químicas del H2SO4

Punto Fusión 10.49 ºC

Punto Ebullición 340 ºC

Viscosidad a 25 ºC 19.7 centipoises.

Calor Latente Fusión 10.874 Kj/kmol

Calor de Formación a 25 ºC - 810.418 Kj/kmol

Gravedad Especifica 1.834 a 18 ºC

Es soluble en todas las proporciones en agua, produciendo una gran cantidad de

calor. Una libra de ácido sulfúrico al 100 por ciento diluido al 90 por ciento libera 80

Btu y diluido a 20 por ciento libera 300 Btu.

Es muy fuerte y corrosivo para la vida de los materiales estructurales.

Posee punto de ebullición alto y se puede emplear para producir ácidos

volátiles como HCl y HCN.

Es un agente oxidante suave. No se puede usar para preparar HBr o HI.

Concentrado y en caliente disuelve al Cu.

Es deshidratante.

El ácido sulfúrico es capaz de disolver grandes cantidades de trióxido de azufre,

produciendo varios grados de óleum. Cuando estas soluciones (ácido sulfúrico-óxido

sulfúrico) es mezclado con agua, el óxido se combina con agua, formando más ácido

sulfúrico. Se comercializa con concentraciones comprendidas entre el 98 y el 99 %

peso, como se produce. También se comercializan disoluciones de anhídrido

sulfúrico (SO3) en ácido sulfúrico, que reciben el nombre de óleum (antiguamente

ácido sulfúrico fumante, pues humea cuando sus vapores de SO3 se ponen en

contacto con la humedad del aire). La concentración del óleum se expresa

habitualmente como concentración en peso del SO3 libre disuelto en la mezcla, pero

también se expresa como la relación (en forma de porcentaje) entre el peso del ácido

sulfúrico 100%, que se puede obtener mediante la adición de agua, y el peso inicial

17

del óleum. Evidentemente, el agua no se adiciona realmente, sino que se determina

mediante cálculo, para convertir el SO3 disuelto en H2SO4.

Tabla 3.- Conversión de concentraciones del óleum mediante balance de SO3 y H2O para producir H2SO4 al 100%.

% SO3 Libre H2O Necesaria H2SO4

Formado

% H2SO4 % H2SO4 Total

El ácido sulfúrico diluido a concentraciones por debajo del 94% sólo se comercializa

en circunstancias muy justificadas (ácidos residuales de diversos tratamientos). En

general se prefiere transportar ácido concentrado y diluirlo en el lugar de su

utilización por problemas de corrosión y para evitar sobrecostes del transporte de

agua.

El ácido sulfúrico presenta una serie de azeótropos a concentraciones próximas al

98.5 %w, a las que su presión de vapor se hace mínima. Tal y como se pone de

manifiesto en la figura 7, los vapores del H2SO4 a concentraciones por debajo de esta

concentración son de agua ácida, mientras que por encima (y especialmente en el

caso del óleum) son de SO3 húmedo.

En ambos casos el H2SO4 presente forma gotas diminutas (vesículas) cargadas

electroestáticamente; es decir, nieblas persistentes, difícilmente condensables.

18

Figura 6.- Abaco que relaciona la densidad del ácido sulfúrico con su concentración y su

temperatura.

Almacenamiento y Transporte. Materiales

Camiones tanques, barriles, tanques, botellas. El ácido sulfúrico es intensamente

corrosivo y ataca prácticamente todos los metales, las construcciones que lo

contengan deben ser cuidadosamente elegidas. El vidrio es utilizado para todas las

concentraciones. Metales semejantes como hierro y acero pueden ser usados para

altas concentraciones de ácido (más de 65 ºBe).

El ácido sulfúrico se transporta en buques tanques de hasta 20,000 Tm, en camiones

cisterna y cisternas sobre ferrocarril, además de bombearse por tuberías. Se

almacena en tanques de capacidad de hasta 6,000 Tm, aunque no existe legislación

19

que la limite. Los mayores suelen ser cilíndricos de fondo plano y techo cónico.

Figura 7.- Diagrama de equilibrio del ácido sulfúrico a presión constante.

Deben disponerse dentro de cubetos de hormigón con revestimiento antiácido,

capaces de resistir las aguas ácidas de lluvia que pudieran ocasionarse

accidentalmente y que proporcionen un cierto aislamiento con respecto a la

circulación de vehículos que pudieran impactar con ellos, pero no para retener las

fugas en el poco probable caso de rotura de los tanques.

20

Deben disponer de sistemas de respiración y ventilación de la atmósfera presente en

su interior, pues el hidrógeno producido por ataque del ácido al acero puede

concentrarse y ocasionar atmósferas explosivas. Se recomienda realizar frecuentes

transvases para evitar que la superficie del líquido quede estacionaria durante mucho

tiempo y ocasione corrosiones muy localizadas en las paredes de los tanques, si la

zona superficial del ácido se diluye debido a la humedad del aire.

Figura 8.- Materiales resistentes al ácido sulfúrico según su concentración y temperatura.

Para ácido frío (T < 40 ºC) y concentraciones superiores al 94% se admite el acero al

carbono como material de construcción idóneo para tanques, cisternas y todo tipo de

recipientes, previendo un sobrespesor para la corrosión de 3 mm sobre los

espesores que proporcionan la necesaria rigidez y resistencia mecánica. En tuberías,

para las mismas temperaturas y concentraciones, se recomienda que las velocidades

medias de circulación del ácido sean del orden de 1 m/s, y que nunca sobrepasen

1.5 m/s; para temperaturas superiores y las mismas concentraciones, el acero al

21

carbono debe ser sustituido por fundición antiácida (con alto contenido de silicio), con

uniones mediante bridas, juntas de teflón y tapajuntas protectores.

En la construcción de recipientes se emplea el acero al carbono con un revestimiento

interior de ladrillos antiácidos que aísle térmicamente las paredes metálicas,

manteniendo su temperatura por debajo de los 40 ºC.

Para concentraciones inferiores a 78% y temperaturas de hasta 125 ºC se

recomiendan materiales termoplásticos tipo PVDF o poliéster reforzado fibra de vidrio

(FGRP). Cuando es necesaria una buena conductividad térmica pueden servir los

aceros inoxidables AISI 316L (bajo carbono), 327 y/o 347 (estabilizados con Ti y Nb,

respectivamente). A temperaturas hasta 100 ºC debe recurrirse a una protección

catódica adecuada a las condiciones de servicio. Para temperaturas aún mayores en

el mercado se encuentran aleaciones especiales como las que se indican en la figura

y en casos extremos hay que recurrir al grafito aglomerado con resinas furánicas o al

acero carbono vitrificado y/o revestido con teflón en su superficie en contacto con el

ácido.

Antecedentes de Producción.

El ácido sulfúrico fue producido por primera vez aproximadamente en el año 1,000 de

la era cristiana. Por 18 siglos, el ácido sulfúrico fue preparado por el quemado de

salitre con azufre. En el siglo XVIII y XIX, éste fue esencialmente producido por una

cámara procesadora en la cual el óxido de nitrógeno era usado como un catalizador

homogéneo para la oxidación del óxido de azufre. El producto hecho por este

proceso era de baja concentración, no era lo suficientemente alto para los muchos

usos comerciales.

Durante la primera mitad del siglo XIX, la cámara procesadora fue gradualmente

reemplazada por el proceso de contacto, y ahora el método anterior es considerado

obsoleto. En 1915, un efectivo catalizador de vanadio fue desarrollado para el

proceso de contacto. Este tipo de catalizador fue empleado en los Estados Unidos. El

22

catalizador de vanadio tiene la ventaja de una resistencia superior a la intoxicación y

de ser relativamente abundante y barata comparado con el platino. Después de la

segunda guerra mundial, el tamaño típico de las plantas que realizaban el proceso de

contacto se incrementó drásticamente alrededor del mundo suministrando un rápido

incremento de la demanda de la industria de fertilizantes de fosfatos.

En el año de 1963, se desarrolla el primer proceso de doble absorción en gran

escala. En este proceso, el gas SO2 que ha sido parcialmente convertido en SO3 por

medio del catalizador es refrigerado, pasa a través del ácido sulfúrico para remover

SO3 recalentado, y luego es pasado a través de una o dos cámaras catalizadores.

Por este método, la conversión total puede ser incrementada desde el 98% al 99.5-

99.8%, por consiguiente reduciendo la emisión del SO2 convertido a la atmósfera.

El proceso de contacto ha sido mejorado en todo detalle y es ahora una de las

industrias de bajo costo, con un proceso automático continuo. Todas las nuevas

plantas de ácido sulfúrico usan el proceso de contacto. Las pocas plantas de

pequeña capacidad emplean la cámara de procesamiento que representa el 5% de

las plantas de ácido sulfúrico.

Proceso de Producción del H2SO4

El ácido sulfúrico se encuentra disponible comercialmente en un gran número de

concentraciones y grados de pureza. Existen dos procesos principales para la

producción de ácido sulfúrico, el método de cámaras de plomo y el proceso de

contacto. El proceso de cámaras de plomo es el más antiguo de los dos procesos y

es utilizado actualmente para producir gran parte del ácido consumido en la

fabricación de fertilizantes. Este método produce un ácido relativamente diluido

(62%-78% H2SO4). El proceso de contacto produce un ácido más puro y

concentrado, pero requiere de materias primas más puras y el uso de catalizadores

costosos. En ambos procesos el dióxido de azufre (SO2) es oxidado y disuelto en

agua. El dióxido de azufre es obtenido mediante la incineración azufre, tostando

23

piritas (Bisulfuro de Hierro), tostando otros sulfuros no ferrosos, o mediante la

combustión de sulfuro de hidrogeno (H2S) gaseoso.

Proceso de cámaras de plomo

Figura 9.- Diagrama del proceso de cámaras de plomo

Es el proceso de cámaras de plomo dióxido de azufre (SO2) gaseoso caliente entra

por la parte inferior de un reactor llamado torre de Glover donde es lavado con vitriolo

nitroso (ácido sulfúrico con óxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2)

disueltos en él), y mezclado con óxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno

(NO2) gaseosos. Parte de dióxido de azufre es oxidado a tritóxido de azufre (SO3) y

disuelto en el baño ácido para formar el ácido de torre o ácido de Glover

(aproximadamente 78% de H2SO4).

SO2 + NO2 NO + SO3

SO3 + H2O H2SO4 (ácido de Glover)

De la torre de Glover una mezcla de gases (que incluye dióxido y tritóxido de azufre,

óxidos de nitrógeno, nitrógeno, oxígeno y vapor) es transferida a una cámara

recubierta de plomo donde es tratado con más agua. La cámara puede ser un gran

espacio en forma de caja o un recinto con forma de cono truncado. El ácido sulfúrico

es formado por una serie compleja de reacciones; condensa en las paredes y es

acumulado en el piso del la cámara. Pueden existir de tres a seis cámaras en serie,

24

http://www.textoscientificos.com/imagenes/sulfurico-plomo.gi

donde los gases pasan por cada una de las cámaras en sucesión. El ácido producido

en las cámaras, generalmente llamado ácido de cámara o ácido de fertilizante,

contiene de 62% a 68% de H2SO4.

NO + NO2 + H2O 2.HNO2

HNO2 + H2SO3 H2SO4 (ácido de cámara)

Luego de que los gases pasaron por las cámaras se los hace pasar a un reactor

llamado torre de Gay-Lussac donde son lavados con ácido concentrado enfriado

(proveniente de la torre de Glover). Los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre

que no haya reaccionado se disuelven en el ácido formando el vitriolo nitroso

utilizado en la torre de Glover. Los gases remanentes son usualmente liberados en la

atmósfera.

Proceso de contacto

El proceso se basa en el empleo de un catalizador para convertir el SO2 en SO3, del

que se obtiene ácido sulfúrico por hidratación.

2 SO2 + O2 2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

Figura 10.- Diagrama del proceso de contacto

25

http://www.textoscientificos.com/imagenes/sulfurico-contacto.gi

En este proceso, una mezcla de gases secos que contiene del 7 al 10% de SO2,

según la fuente de producción de SO2 (el valor inferior corresponde a plantas que

tuestan piritas y el superior a las que queman azufre), y de un 11 a 14% de O 2, se

precalienta y una vez depurada al máximo, pasa a un convertidor de uno o más

lechos catalíticos, por regla general de platino o pentóxido de vanadio, donde se

forma el SO3. Se suelen emplear dos o más convertidores.

Los rendimientos de conversión del SO2 a SO3 en una planta en funcionamiento

normal oscilan entre el 96 y 97%, pues la eficacia inicial del 98% se reduce con el

paso del tiempo. Este efecto de reducciones se ve más acusado en las plantas

donde se utilizan piritas de partida con un alto contenido de arsénico, que no se

elimina totalmente y acompaña a los gases que se someten a catálisis, provocando

el envenenamiento del catalizador. Por consiguiente, en ocasiones, el rendimiento

puede descender hasta alcanzar valores próximos al 95%.

En el segundo convertidor, la temperatura varía entre 500º y 600ºC. Ésta se

selecciona para obtener una constante óptima de equilibrio con una conversión

máxima a un coste mínimo. El tiempo de residencia de los gases en el convertidor es

aproximadamente de 2-4 segundos.

Los gases procedentes de la catálisis se enfrían a unos 100ºC aproximadamente y

atraviesan una torre de óleum, para lograr la absorción parcial de SO3. Los gases

residuales atraviesan una segunda torre, donde el SO3 restante se lava con ácido

sulfúrico de 98%. Por último, los gases no absorbidos se descargan a la atmósfera a

través de una chimenea.

Existe una marcada diferencia entre la fabricación del SO2 por combustión del azufre

y por tostación de piritas, sobre todo si son arsenicales. El polvo producido en el

proceso de tostación nunca puede eliminarse en su totalidad y, junto con las

impurezas, principalmente arsénico y antimonio, influye sensiblemente sobre el

rendimiento general de la planta.

La producción de ácido sulfúrico por combustión de azufre elemental presenta un

mejor balance energético pues no tiene que ajustarse a los sistemas de depuración

tan rígidos forzosamente necesarios en las plantas de tostación de piritas.

26

ÁCIDO NITRICO

Los dos oxiácidos comunes del nitrógeno son el ácido nitroso (HNO2) y el ácido

nítrico (HNO3). El primero es un ácido mucho más débil que el segundo y se forma

cuando los nitritos metálicos se tratan con un ácido fuerte:

NaNO2 (ac) + HCl (ac) → HNO2 (ac) + NaCl (ac)

Estos dos ácidos revelan un patrón general en la fuerza relativa del ácido entre los

oxiácidos: mientras más átomos de oxígenos están unidos al átomo no metálico

central, más fuerte es el ácido. Entonces, el HNO3 es más fuerte que el HNO2. Los

átomos de oxígeno atraen la densidad electrónica del átomo de nitrógeno, que a su

vez atrae la densidad electrónica del O del enlace O¾H, facilitando la liberación del

ion H+. El átomo de oxígeno también actúa para estabilizar, por la deslocalización de

la carga negativa, el oxianión resultante. El mismo patrón se observa para los

oxiácidos del azufre y de los halógenos.

El ácido nítrico era conocido por los alquimistas que lo denominaban aqua fortis. Es

el oxiácido más importante del nitrógeno y probablemente el segundo (tras el

sulfúrico) más importante de todos los ácidos inorgánicos. Es un líquido aceitoso,

incoloro, que por acción de la luz toma una coloración marrón, más o menos intensa,

debido a su parcial descomposición en NO2 (sus disoluciones se deben guardar en

botellas oscuras):

4 HNO3 (ac) + hn → 4 NO2 + O2 + 2 H2O

Es un oxidante fuerte. Los productos de su reacción con los metales varían de

acuerdo con la reactividad del metal y la concentración de HNO3:

27

Con un metal activo como el aluminio y usando HNO3 diluido, el N se reduce

del estado +5 al estado –3 en el ion amonio:

8 Al(s) + 30 H+ + 3 NO3-(ac) → 8 Al3+(ac) + 3 NH4

+(ac) + 9 H2O(l)

Con un metal menos reactivo, como el cobre y ácido más concentrado, el N se

reduce al estado de oxidación +2 en el NO:

3 Cu(s) + 8 H+(ac) + 2 NO3-(ac) → 3 Cu2+(ac) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)

Generalidades

El ácido nítrico es un líquido cuyo color varía de incoloro a amarillo pálido, de olor

sofocante. Se utiliza en la síntesis de otros productos químicos como colorantes,

fertilizantes, fibras, plásticos y explosivos, entre otros. Es soluble en agua,

generándose calor. No es combustible, pero puede acelerar el quemado de

materiales combustibles y causar ignición. Es corrosivo de metales y tejidos. Si

además, contiene NO2 disuelto, entonces se conoce como ácido nítrico fumante y su

color es café-rojizo. Actualmente, se obtiene por oxidación catalítica de amoníaco.

Antecedentes

Se preparó por primera vez en 1648 a partir del Nitrato de Potasio por Glauber. En

1783, Covendish logró la determinación de su composición.

Características Generales

Formula: HNO3

Mínima Lewis

28

Peso molecular: 63.02 g/mol.

Composición: H: 1.6 %; N: 22.23 % y O: 76.17 %.

Propiedades Físicas y Químicas

El ácido Nítrico se halla en la atmósfera luego de las tormentas eléctricas. El HNO 3

es un líquido incoloro que se descompone lentamente por la acción de la luz,

adoptando una coloración amarilla por el NO2 que se produce en la reacción. En el

aire húmedo despide humos blancos, su punto de fusión es de –43 ºC y su punto de

ebullición es de 83 ºC pero a esa temperatura se acentúa su descomposición. Es

soluble en agua en cualquier proporción y cantidad y su densidad es de 1.5 g/ml.

El Ácido Nítrico es uno de los más fuertes desde el punto de vista iónico. Pero lo que

lo caracteriza químicamente es su energía de acción oxidante. La misma se

manifiesta sobre casi todos los metales excepto por el Oro y el Platino, ciertas sales,

sustancias orgánicas y en general sobre toda sustancia capaz de oxidarse. Así, una

astilla de madera con un punto en ignición, al contacto con el Ácido Nítrico, sigue

ardiendo con formación de CO2 y vapores rutilantes.

Este ácido es tóxico, muy corrosivo, mancha la piel de amarillo y destruye las

mucosas. Su acción oxidante se intensifica cuando tiene disuelto Peróxido de

Nitrógeno que actúa como catalizador; por eso el ácido más energético es el Ácido

Nítrico Rojo fumante.

Propiedades Químicas

1).- Ácido inestable.

Calentado se descompone:

4 HNO3 4NO2 + 2H2O + O2

En esta descomposición se verifica una oxidación-reducción.

29

4N + 4e 4N (reducción)

2O - 4e O2 (oxidación)

El nitrógeno pasa de pentavalente en el óxido nítrico a tetravalente en el óxido de

nitrógeno reduciéndose, y el oxígeno pasa de combinado a libre oxidándose. Esta

descomposición la produce más lentamente la luz por eso, el ácido nítrico debe

guardarse en frascos esmerilados.

Los vapores rutilantes se disuelven en el ácido comunicándole al mismo una

coloración Rojo Pardo.

2).- Es un ácido Monoprótico:

Por eso solo forma sales neutras: Nitratos.

HNO3 [H] + [NO3]

El radical nitrato posee una sola valencia, es decir, monovalente. Al formar sales, hay

tantos radicales nitratos como valencias posea el metal.

NaNO3 Nitrato se Sodio

Ca (NO3)2 Nitrato de Calcio

Ba(NO3)2 Nitrato de Bario

Al(NO3)3 Nitrato de Aluminio

El ácido nítrico se disocia muy fácilmente, lo que permite que el mismo actúe sobre

los elementos de forma eficaz. En otras palabras, es un ácido muy fuerte, vale decir,

muy disociado.

30

3).- Es un fuerte oxidante:

La acción oxidante del ácido nítrico se ejerce sobre los metales y los no metales.

El ácido nítrico concentrado forma los siguientes productos al actuar como oxidante:

2HNO3 2NO2 + H2O + O-2

En cambio, el diluido se descompone así:

2HNO3 2NO + H2O + O

Reacción del HNO3 sobre la materia orgánica

Ataca la materia orgánica, es tóxico y muy corrosivo, ataca las mucosas, en contacto

con la piel la colorea de amarillo, esta es una reacción debida a las proteínas de la

piel y se llama “Reacción Xantoprotéica”.

Agua Regia:

Una mezcla formada por tres volúmenes de HCl y por una de HNO3 se la llama

“Agua Regia” por atacar al Oro y al Platino:

a) 2HNO3 H2O + N2O5

b) N2O5 2 NO + 3O

c) 3O + 6 HCl 3 H2O + 6HCl

2HNO3 + 6 HCl 4H2O + 2NO + 6Cl

Este Cloro atómico reacciona con el Oro y el Platino

Aplicaciones del Ácido Nítrico

El HNO3 es uno de los ácidos más importantes desde el punto de vista de vida

industrial, pues se le consume en grandes cantidades en la industria de los abonos,

colorantes, explosivos, fabricación del ácido sulfúrico, medicamentos y grabado de

metales.

31

Los métodos de fijación de nitrógeno atmosférico (procedimiento de Birbeland-Eyde)

y los estudiados para el amoníaco (Haber), complementados en la síntesis de

Ostwald, tienen enorme importancia industrial y en particular para la agricultura pues

las reservas naturales de abonos naturales como el salitre son insuficientes para

satisfacer las necesidades de los cultivos, por lo que el aprovechamiento del

nitrógeno atmosférico resolvió un problema de capital interés al suministrar nitratos

minerales en grandes cantidades y a bajo costo.

Los explosivos modernos que han reemplazado a la antigua pólvora negra, son

derivados nitratos obtenidos por la acción del ácido nítrico sobre alguna sustancia

orgánica: con el algodón forma Algodón Pólvora o nitrocelulosa y se usa para el

colodión y celuloide. Con el Tolueno da lugar a la formación del Trinitrotolueno

(T.N.T.) o Trotyl.

Es empleado para preparar Nitrobenceno, base de la anilina. Con la glicerina

constituye la Nitroglicerina, que mezclada con tierra porosa constituye la Dinamita.

Por su acción oxidante, se emplea en muchos procesos y por la acción nitrante en la

industria de los colorantes. Forma con el ácido clorhídrico y con el ácido sulfúrico la

terna de ácidos de mayor aplicación industrial.

Proceso producción del HNO3

Uno de los métodos más conocidos es llevado a cabo por medio de la Oxidación de

amoníaco. El proceso consiste en oxidar el amoníaco con aire en presencia de un

catalizador que generalmente es de platino, para luego hacer pasar el resultado de

esta operación por unas torres de absorción con el fin de hidratar los óxidos de

nitrógeno y convertirlos en ácido nítrico.

El aire es presurizado por medio de un compresor impulsado por una turbina de gas

y vapor, además es purificado. Se precalienta por medio de un intercambio de calor

con los gases del producto. El amoníaco proporcionado como materia prima líquida

se evapora y precalienta a la misma temperatura por medio de vapor. Después se

32

mezclan las dos corrientes y se alimentan a un reactor adiabático donde el aire oxida

el amoníaco, a NO, que forman gases nitrosos con el aire en exceso; dentro del

reactor se encuentra una malla o tela de platino que se usa como catalizador. La

relación de alimentación es de 10% de amoníaco y 90 % de oxígeno, por eso se cree

que es más barato y cómodo transportar el amoníaco que el ácido nítrico.

Los gases desprendidos en esta parte del proceso se usan en una caldera para la

producción de vapor, el precalentador de aire y un calentador de gas residual, antes

de hacerlos pasar por un condensador enfriador, del cual sale a 40°C

aproximadamente. De allí pasan a un proceso de absorción, que se puede realizar

en una torre que se alimenta con agua o en un sistema de varias torres en las cuales

se bombea ácido cada vez más diluido de la torre anterior, hasta agua, intercalando

un refrigerante, en contracorriente con los óxidos de nitrógeno que salen del reactor.

En la torre se hace circular agua en contracorriente con los óxidos que salen del

reactor, esta debe tener un sistema de refrigeración, como por ejemplo, chaquetas

de enfriamiento. En el proceso se llega al equilibrio, y entonces el ácido ya producido

se descompone y se vuelve a producir NO, por lo cual no es suficiente la absorción

ácida, entonces el ácido débil en algunas plantas se somete a una absorción alcalina

si se desea aumentar la concentración de este.

Este método consiste en pasar el ácido por torres de absorción rociadas con líquidos

alcalinos, generalmente este lavado se hace con una suspensión de cal en una

disolución de nitrato de calcio, esta solución reacciona con los óxidos de nitrógeno

formando nitritos, los cuales se pueden recuperar por inyección de aire en una torre

de inversión. Este método de absorción alcalina disminuye en gran cantidad la

posible contaminación de los óxidos de nitrógeno (NOx) y también evita que se

entorpezcan las reacciones de producción de HNO3, aumentando un poco la

concentración, de 50% que sale de la absorción ácida, a 60% después de la alcalina.

Los métodos más usados de fabricación de ácido alcanzan máximo concentraciones

de 60%, aunque en algunos casos con la preconcentración se llega hasta 68%, por

lo cual se deben someter a procesos de concentración, el más usado es la captación

33

del agua con ácido sulfúrico, el cual después se recupera evaporando el agua a

325°C.

Química del Proceso

La reacción global del proceso, es la siguiente:

1.- NH3 (g)+ 2O2 (g) HNO3 (ac.) + H2O (l)

Durante el proceso se presentan las siguientes reacciones. La que aparece a

continuación se lleva a cabo en el reactor adiabático y representa la oxidación del

amoníaco.

2.- 4NH3 (g) + 5O2 (g) 4NO (g) + 6H2O (l)

Esta reacción también se presenta en el reactor, y se genera gracias al oxígeno en

exceso presente. Es una reacción muy lenta y difícil de manejar, ya que presenta

cinética de tercer orden, y si se tratara de optimizar se afectaría la reacción 2.

3.- 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

Esta reacción es muy importante y se lleva a cabo en la torre de absorción, cuando

se ponen a circular en contracorriente el H20 y los gases que salen del reactor

anteriormente condensados.

4.- 3NO2 (g) + H2O (l) 2HNO3 (l) +NO (g)

Las siguientes reacciones no son fundamentales durante el proceso, pero en

diferentes formas afectan la eficiencia de éste. Por lo que se tendrán en cuenta.

5.- 4NH3 (g) + 3O2 (g) 2N2 (g) + 6H2O (g)

6.- 4NH3 (g) + 6NO (g) 5N2 (g) + 6H2O (g)

7.- 2NO2 (g) N2O4

En la torre de absorción alcalina se presenta la siguiente reacción, que representa la

conversión de los óxidos de nitrógeno a nitritos, en este caso de calcio, ya que la

solución utilizada es una lechada de cal, pero se pueden utilizar otras soluciones.

8.- 4NO2 + 2Ca (OH)2 Ca (NO3)2 + 2H2O

34

Si se desean recuperar los nitritos producidos en la absorción alcalina, se les oxida a

nitratos para que así puedan ser utilizados en la fabricación de otros compuestos, o

de las nuevas lechadas a agregar en la torre.

9.- 3Ca (NO2)2 + 4HNO3 3Ca (NO3)2 + 2H2O

Termodinámica del Proceso

La reacción 2 es una reacción de cambio cuando es catalizada, que se completa en

menos de un milisegundo. Debe, por lo tanto, realizarse como una reacción

adiabática. La concentración de amoníaco en el aire alimentado se debe limitar, para

que al alcanzar la temperatura máxima no dañe el costoso catalizador.

Las temperaturas a las que se realiza esta reacción son de 800 a 900° C, a presión

atmosférica o más elevada. La reacción es exotérmica y produce 216.7 Kcal. La

reacción 3 se produce en fase gaseosa, lenta, con una velocidad que decrece a

medida que aumenta la temperatura, por lo cual la conversión completa a NO2 no

resulta práctica desde el punto de vista comercial. En la reacción se liberan 26.9

Kcal.

La reacción 4 causa ciertos problemas ya que llega rápidamente al equilibrio, que en

este caso no es conveniente, porque significa que a medida que se produzca ácido,

también se descompondrá, y es por ello que no se pueden conseguir altas

concentraciones con facilidad. La reacción de absorción es complicada ya que todos

los óxidos de nitrógeno y el ácido nitroso son absorbidos y reaccionan para producir

ácido nítrico, pero una tercera parte de estos gases disueltos son luego expelidos

como NO, requiriendo reoxidación y reabsorción hasta que la cantidad de NO sea

pequeña. Este es un proceso muy dispendioso. Esta reacción también es exotérmica

y produce 32.5 Kcal.

Las reacciones presentadas durante el proceso son altamente exotérmicas, por lo

cual los vapores generados se pueden usar como fuentes energéticas, para el

funcionamiento de los equipos en el proceso. Siendo muy benéfico, ya que bien

utilizados los vapores disminuyen los costos de las operaciones.

35

PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES

REALIZADAS

La seguridad en nuestro centro de trabajo es un aspecto muy importante para la

empresa FERTIREY S.A. de C.V. razón por la cual cualquier persona que ingrese a

planta debe cumplir con ciertas medidas de seguridad, habiendo cumplido y

aprobado el curso de inducción impartido por el Ingeniero encargado de la seguridad

de la empresa, debido a que la empresa es considerada de alto riesgo y cualquier

persona que labore en ella debe y es su obligación saber cómo actuar en caso de

alguna emergencia. Las medidas de seguridad principales son:

Uso de Casco de seguridad.

Uso de lentes de seguridad.

Uso de guantes de carnaza al manejar superficies que representen un riesgo.

Uso de calzado industrial.

Vestir manga larga.

Usar en las áreas que así lo requieran tapones auditivos de seguridad.

Usar en áreas donde exista presencia importante de polvo y olores, el cubre

bocas.

En el laboratorio de control de calidad que es donde se realizan las pruebas de

laboratorio de la gran mayoría de los proyectos que maneja el departamento de

Ingeniería de proceso cuenta con una serie de lineamientos o normas de seguridad a

seguir estrictamente para evitar cualquier accidente, entre los cuales se encuentran:

Uso de guantes de neopreno cuando se trabaje con sustancias acidas.

36

Utilizar lentes de seguridad.

Vestir bata o camisa de manga larga, para evitar estar expuesto a sustancias

químicas peligrosas.

Evitar dejar sobre las mesas de trabajo sustancias químicas o reactivos

analíticos.

Enjuagar muy bien el material de laboratorio después de haber sido utilizado.

Todas las sustancias químicas que se manejan en el laboratorio, cuentan con su

rombo de seguridad. En el laboratorio de control de calidad de FERTIREY se cuenta

con un manual donde vienen las hojas de seguridad de las sustancias que se

manejan y encuentran en el laboratorio. En ella se presenta información sobre las

características de la sustancia, los riesgos que representa su manejo y las acciones

que deben tomarse en caso de accidente.

El código de almacenamiento de los mismos en el laboratorio de control de calidad

es el Código Winkler, el cual es muy similar al del rombo de seguridad.

37

DETERMINACION DE NITROGENO NITRICO PARA

CUANTIFICAR EL ÁCIDO NITRICO PRESENTE.

Para empezar a atacar el problema que nos plantea el proyecto, se empezó por

caracterizar el ácido nítrico, se probó primeramente para blancos de nitrato de

potasio y ácido nítrico al 15 % W. Posteriormente se analizó la mezcla sulfonítrica de

ácidos a las concentraciones que normalmente se van a obtener en el proceso

regenerativo de ácido nítrico.

La técnica empleada para Determinar el Nitrógeno nítrico fue la establecida por

Norma Mexicana “NMX-Y-038-1985” la cual establece: Productos para uso

agropecuario - Fertilizantes - Nitrógeno nítrico - Método del Zinc – Sulfato Ferroso.

De Esta técnica se utilizó el principio fundamental, para utilizar una técnica que fue

validada anteriormente en la empresa en otro proyecto de investigación, la cual fue

adaptada a las necesidades del proyecto.

PRODUCTOS PARA USO AGROPECUARIO - FERTILIZANTES - NITROGENO

NITRICO - METODO DEL ZINC - SULFATO FERROSO

OBJETIVO

Esta norma establece un método de destilación para la determinación de nitrógeno

en fertilizantes.

PRINCIPIO

El método se basa en la transformación del nitrógeno nítrico en amoníaco, el cual es

Destilado en medio alcalino, absorbiéndolo en una disolución valorada de ácido

Sulfúrico y titulando el exceso de ácido con disolución valorada de hidróxido de

sodio.

REACCIONES

Las reacciones que se llevan a cabo son:

38

a) En el tratamiento con álcali:

NH4+ + NaOH --------> NH3 + H2O + Na+

b) En absorción:

2 NH3 + H2SO4 ------> (NH4)2SO4

c) En la titulación:

H2SO4 + 2NaOH -----> Na2SO4 + 2H2O

6 REACTIVOS Y MATERIAL

Los reactivos que a continuación se mencionan, deben ser grado analítico, a menos

que se indique otra cosa. Cuando se hable de agua, debe entenderse agua destilada

o desmineralizada.

6.1 Zinc metálico en polvo, (Zn)

6.2 Sulfato ferroso, (FeSO4 * 7H2O)

6.3 Disolución de hidróxido de sodio (NaOH), 40% W

6.4 Disolución valorada de ácido sulfúrico (H2SO4), 0.5 N.

6.5 Disolución de hidróxido de sodio (NaOH), 0.25N

6.6 Disolución indicadora de rojo de metilo

Pesar 1.25 g de rojo de metilo, transferir a un matraz volumétrico de 1000 cm³,

disolver y llevar a la marca con alcohol etílico al 95%. Guardar en frasco oscuro.

6.7 Granalla de zinc o perlas de vidrio

6.8 Parafina o tributilcitrato

6.9 Papel filtro Whatman No. 5 o similar.

7 APARATOS

Aparatos usuales de laboratorio y:

7.1 Balanza analítica capaz de pesar 0.0001 g

7.2 Aparato de destilación que comprende: (ver figura 1)

7.2.1 Matraz Kjeldahl de 800 cm³ de capacidad

39

7.2.2 Bulbo Kjeldahl o cualquier otra trampa efectiva para evitar el arrastre de

hidróxido de sodio durante la destilación.

7.2.3 Refrigerante recto o condensador

7.2.4 Trampa de vidrio que evite la succión de la disolución del matraz colector

7.2.5 Matraz Erlenmeyer de boca ancha, de 500 cm³ de capacidad, para colectar el

destilado.

7.2.6 Elemento de calentamiento para el matraz Kjeldahl.

9 PROCEDIMIENTO

9.1 Porción de análisis

Pesar al 0.0001 g, aproximadamente 5 g de la muestra de análisis.

9.2 Prueba testigo

Correr al mismo tiempo y usando el mismo procedimiento descrito en 9.3, una

prueba testigo con la misma cantidad de los reactivos usados para la determinación,

utilizando 1 g de sacarosa en lugar de la muestra.

9.3 Determinación

9.3.1 Transferir la porción de análisis a un vaso de precipitados de 250 cm³, agregar

100 cm³ de agua, agitar hasta disolver, filtrar a través de papel filtro (6.9), recibiendo

el filtrado en un matraz volumétrico de 500 cm³, lavar con tres porciones de 10 cm³

de agua, dejando que pase el agua de cada lavado antes de agregar la siguiente

porción. Llevar a la marca con agua y homogeneizar.

9.3.2 Transferir una alícuota de 50 cm³, al matraz Kjeldahl (7.2.1), agregar 400 cm³

de agua, 5 g de zinc (6.1), 2 g de sulfato ferroso (6.2), 3 cm³ de tributilcitrato ó

parafina (6.8) (ver 11.3), granalla de zinc (6.7) (ver 11.4) y homogeneizar (ver 11.2).

9.3.3 Por separado, agregar 30 cm³ de disolución valorada de ácido sulfúrico (6.4) en

el matraz Erlenmeyer (7.2.5) y 5 gotas de disolución indicadora (6.6). Completar con

agua a un volumen total de aproximadamente 100 cm³. Colocar el matraz

40

Erlenmeyer en el aparato de destilación (7.2). Cuidando que el tubo de descarga

quede sumergido 1.5 cm en el líquido.

9.3.4 Posteriormente, agregar 40 cm³ de la disolución de hidróxido de sodio (6.3);

dejándola resbalar lentamente por la pared del matraz Kjeldahl para formar dos

capas de líquido. (Ver 11.5), conectar rápidamente el matraz al aparato de

destilación y agitar el contenido del matraz Kjeldahl.

9.3.5 Calentar suavemente, aumentando gradualmente el calentamiento hasta

obtener una velocidad de destilación adecuada. Suspender la destilación cuando se

hayan colectado aproximadamente 250 cm³ de destilado. Retirar el matraz

Erlenmeyer (7.2.5), lavando la trampa de vidrio (7.2.4) con agua, recibiendo el agua

de lavado en el matraz colector. (Ver 11.6).

9.3.6 Titular la disolución obtenida, con disolución valorada de hidróxido de sodio

(6.5), hasta el vire de color rojo a amarillo.

10 EXPRESION DE RESULTADOS

10.1 Método de cálculo y fórmula

El contenido de nitrógeno nítrico en la muestra, como porcentaje en masa de

nitrógeno (N), se calcula con la siguiente expresión: (ver 11.1).

% N = (V1N1 –V2N2) – (V3N1 – V4N2) x 0.014 x V5 x 100 m*V6

En donde:

V1 Es el volumen, en cm³, de la disolución valorada de ácido sulfúrico (6.4)

empleado en la determinación.

N1 Es la normalidad de la disolución valorada de ácido sulfúrico (6.4).

V2 Es el volumen, en cm³, de la disolución valorada de hidróxido de sodio (6.5)


N2 Es la normalidad de la disolución valorada de hidróxido de sodio (6.5).

41


empleado en la prueba testigo.

V4 Es el volumen, en cm³, de la disolución valorada de hidróxido de sodio (6.5),


0.014 Es el miliequivalente del nitrógeno.

V5 Es el volumen, en cm³, de la dilución de la porción de análisis.

V6 Es el volumen, en cm³, de la alícuota de la porción de análisis empleada en la

determinación.

m Es la masa, en gramos, de la porción de análisis

42

TÉCNICA VALIDADA:

DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO TOTAL POR EL MÉTODO DEL

SULFATO FERROSO – ZINC.

Objetivo y campo de aplicación:

Esta técnica determina nitrógeno amoniacal y nítrico, mediante un método

volumétrico.

Reactivos:

1. Zinc metálico (Zn), en polvo.

2. Sulfato ferroso (FeSO4 * 7 H2O), en cristales.

3. Disolución de hidróxido de sodio (NaOH), al 50%.

4. Disolución valorada de ácido sulfúrico (H2SO4), 0.5 N.

5. Disolución valorada de hidróxido de sodio (NaOH), 0.25N.

6. Indicador de rojo de metilo.

Aparatos:

1. Balanza analítica

2. Mechero de bunsen

3. Matraz Kjeldahl de 800 cm3

4. Trampa de absorción

5. Bulbo Kjeldahl

6. Embudo de separación de 125 cm3

7. Refrigerante recto

8. Matraz Erlenmeyer de 250 cm3

9. Bureta de 25 ml

10.Pipetas de diferentes volúmenes.

Procedimiento:

43

1. Pesar un gramo de muestra y anotar el peso exacto.

2. Transferir la muestra al matraz Kjeldahl de 800 cm3, agregar 5 g de

Zinc, 1 g de sulfato ferroso, 400 cm3 de agua destilada y 4 perlas de

vidrio.

3. Agregar con pipeta volumétrica 30 ml de ácido sulfúrico valorado al

matraz Erlenmeyer y llevar con agua destilada a la marca de 100 ml.

Introducir la manguera en el matraz y colocar en el aparato de

destilación.

4. Agregar 40 cm3 de hidróxido de sodio al 50% en peso, al matraz

Kjeldahl y tapar inmediatamente con la trampa de absorción. Sujetar

bien en el aparato de destilación.

5. Encender la llave del agua del refrigerante y prender la llama del

mechero de bunsen.

6. Retirar el matraz Erlenmeyer, hasta completar una destilación de 250 a

300 cm3. Suspender el agua y el fuego.

7. Agregar al matraz Erlenmeyer 6 – 8 gotas de indicador y titular el

exceso de ácido con solución valorada de hidróxido de sodio, hasta el

vire de rojo a melón.

*Correr una prueba testigo si es posible al mismo tiempo, con las mismas

cantidades de reactivos mencionadas anteriormente, pero sin muestra. En

el matraz Erlenmeyer colocar únicamente 10 ml de ácido sulfúrico

valorado.

Expresión de resultados:

% N = [(V1N1 – V2N2) – (V3N1 – V4N2)] x 0.014 x 100m

En donde:

44

V1 es el volumen en cm3 de disolución valorada de ácido sulfúrico, usado en la

determinación.

V2 es el volumen en cm3 de disolución valorada de hidróxido de sodio, gastados

en la titulación de V1.

V3 es el volumen, en cm3, de la disolución valorada de ácido sulfúrico usado para

prueba testigo.

V4 es el volumen, en cm3, de la disolución valorada hidróxido de sodio gastados

en la titulación de la prueba testigo (V2).

N1 es la normalidad de la disolución valorada de ácido sulfúrico.

N2 es la normalidad de la disolución valorada de hidróxido de sodio (4.5)

m es la masa de muestra en g.

0.014 es el miliequivalente del nitrógeno.

Notas al procedimiento:

1. La normalidad del ácido sulfúrico y del hidróxido de sodio, pueden variar,

pero debe especificarse su dato real.

2. La muestra debe ser lo más cercano a un gramo, ya que las cantidades de

los reactivos están adaptados a ese valor.

3. Una vez llegado el destilado al volumen deseado debe bajarse del aparato

y posteriormente apagar la llama, de modo contrario, se regresa el

destilado.

4. Es muy importante revisar que las mangueras no estén torcidas, de lo

contrario podría ocurrir un accidente.

5. La llama debe ser lenta y constante.

6. El sulfato ferroso y el zinc participan en la reacción.

7. Las perlas de vidrio ayudan a la ebullición de la mezcla.

45

PREPARACION DE REACTIVOS UTILIZADOS EN LA TECNICA

H2SO4 0.5 N

1.- Preparación

Se partió de ácido sulfúrico concentrado al 94 %W.

N=

Weq.1<.

Se considera obtener el ácido sulfúrico al 0.5 N, por lo tanto:

W=(N ) ¿

W=(0.5 ) (1 )(49)

W=24.525gr .

Considerando el 94 %W:

( x ) (0.94 )=24.525

x=24.5250.94

x=26.0904 gr ÁcidoSulfurico 94%W

Dado que se van a preparar 2 litros, por lo tanto se pesa el doble de ácido sulfúrico y se afora a 2 lt.

W=(26.0904 )(2)

W=52.1808gr Ácido Sulfurico94%W

2.- Valoración

Para gastar un volumen de 10 ml de la solución de ácido sulfúrico preparada anteriormente:

N=W Na2CO3

(ml gastados )(meqNa2CO3)

46

Por lo tanto para gastar ese volumen de ácido sulfúrico 0.5 N se va a pesar:

Donde:

meq Na2CO3= 0.053

W=(N ) (ml gastados )(meq Na2CO3)

W=(10 ) (0.5 ) (0.053 )=0.265 gr Na2CO3

Matraz 1

W Na2CO3= 0.266 gr.

V H2SO4 = 9.8 ml.

N1=0.266

(9.8)(0.053)

N1=0.5121

Matraz 2

W Na2CO3= 0.265 gr.

V H2SO4 = 9.8 ml.

N2=0.266

(9.8 )(0.053)

N2=0.5121

Matraz 2

W Na2CO3= 0.272 gr.

V H2SO4 = 10 ml.

N2=0.272

(10 )(0.053)

N2=0.5132

Por lo tanto la Normalidad media de la solución es:

N 1+N 2+N 3

3=0.5110+0.5147+0.5132

3=0.5126

47

N=0.5126

NaOH 0.25 N

1.- Preparación

Se parte de Hidróxido de Sodio en lentejas para preparar NaOH 0.25 N.

N=

Weq.V .

W=(N ) (V )(eq NaOH )

W=(0.25 ) (2 ) ¿

W=20gr NaOH

2.- Valoración

Para gastar un volumen de 10 ml de la solución de Hidróxido de Sodio preparada anteriormente:

N= W Biftalato Potasio(ml gastados )(meqBiftalato Potasio)

Donde:

meq Biftalato Potasio= 0.204228

W BiftalatoPotasio=(N ) (ml gastados )(meq Biftalato Potasio)

W=(10 ) (0.25 ) (0.204228 )=0.5105 gr Biftalato Potasio

Matraz 1

W Biftalato Potasio = 0.537 gr.

V NaOH = 10.85 ml.

N1=0.537

(10.85)(0.204228)

N1=0.2423

48

Matraz 2

W Biftalato Potasio = 0.527 gr.

V NaOH = 10.65 ml.

N2=0.527

(10.65)(0.204228)

N2=0.2422

Por lo tanto la Normalidad media de la solución es:

N 1+N 2

2=0.2423+0.2422

2=0.2422

N=0.2422

PRUEBAS CON BLANCOS DE KNO3

Se corrieron pruebas con nitrato de potasio KNO3, porque se conoce el contenido

teórico de N que es de un 13.84 %.

Prueba 1 KNO3

Tabla 4.- Reactivos en matraz Kjeldahl * Prueba (1) KNO3.

REACTIVOS MUESTRA TESTIGOKNO3 1.003 gr. 0

FeSO4*7H2O 1.002 gr. 1.003 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.

Perlas de vidrio 4 4

Zn granular 5.001 gr. 5.000 gr.

49

H2O 400 ml. 400 ml.

Tabla 5.- Reactivos en matraz Erlenmeyer * Prueba (1) KNO3.

REACTIVOS MUESTRA TESTIGOH2SO4 0.4924 N 30 ml 30

Indicador Mixto 5 gotas 5 gotas

H20 Completar a 100 ml Completar a 100 ml

Tabla 6.- Reactivos en titulación * Prueba (1) KNO3

REACTIVOS MUESTRA TESTIGONaOH 0.2401 N 19.9 ml gastados. 56.2 ml gastados

Notas:

1. Pruebas marcadas con asterisco * fueron realizadas con reactivos ya existentes razón por la cual tienen una concentración diferente a los preparados y valorados.

2. El cambio de coloración del indicador Mixto es de rojo a verde azulado ofreciendo un vire más fácil y perceptible a diferencia del rojo de metilo.

%N=[ (30∗0.4924 )−(19.9∗0.2563)]−[ (30∗0.4924 )−(56.2∗0.2563)]∗0.014∗100

1.003

%N=[ 9.67163−0.36794 ]∗0.014∗100

1.003

%N=12.98

50

Prueba 2 KNO3

Tabla 7.- Reactivos en matraz Kjeldahl * Prueba (2) KNO3.

REACTIVOS MUESTRA TESTIGOKNO3 1.000 gr. 0

FeSO4*7H2O 1.003 gr. 1.001 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.



H2O 400 ml. 400 ml.

Tabla 8.- Reactivos en matraz Erlenmeyer * Prueba (2) KNO3.




Tabla 9.- Reactivos en titulación * Prueba (2) KNO3


Notas:

1. Pruebas marcadas con asterisco * fueron realizadas con reactivos ya existentes razón por la cual tienen una concentración diferente a los preparados y valorados.

2. El cambio de coloración del indicador Mixto es de rojo a verde azulado ofreciendo un vire más fácil y perceptible a diferencia del rojo de metilo.

51

%N=[ (30∗0.5128 )−(25.8∗.2401)]−[ (10∗0.5128 )−(21.2∗0.2401)]∗0.014∗100

1.000

%N=[ 9.18942−0.03788 ]∗0.014∗100

1.000

%N=12.82

ANÁLISIS ACIDEZ TOTAL A HNO3 AL 15 % W.

La técnica utilizada para efectuar este análisis viene dada en la norma mexicana:

“NMX-K-247- 1968” Determinación de Acidez total en Ácido Nítrico.

El método se basa en la titulación de una cantidad conocida de ácido nítrico con una

solución valorada de hidróxido de sodio, usando rojo de metilo como indicador. En la

valoración de ácidos fuertes debemos considerar dos cosas: cuando se está diluido y

cuando es concentrado. En el primer caso la determinación es directa, midiendo un

volumen y titulando con una base valorada, tratándose del segundo caso, no es

conveniente tomar la muestra midiendo un volumen de ácido, sino que se aconseja

pesar cierta cantidad.

Los cálculos se hacen teniendo en cuenta la normalidad y volumen de la base a usar,

así como del miliequivalente del ácido a determinar su concentración, deberá tenerse

en cuenta que el resultado se obtendrá en % peso.

%HN O3=(ml gastados NaOH ) (N NaOH )(0.063)

Wmuestra

Donde 0.063 es meq. Del ácido nítrico.

52

La muestra se obtiene como se indica en la Norma NMX-K-230 en vigor, se

homogeniza y se toman de 1 a 2 gramos para la determinación.

Prueba Acidez total a HNO3 al 15 % W.

Matraz 1

W muestra= 2.110 gr

V NaOH= 5.2 ml.

N NaOH= 0.9717

%HN O3=(5.2 ) (0.9717 )(0.063)

2.110

.%HN O3=15.08

Matraz 2

W muestra= 2.060 gr

V NaOH= 5.1 ml.

N NaOH= 0.9717

%HN O3=(5.1 ) (0.9717 )(0.063)

2.060

.%HN O3=15.11

Matraz 2

W muestra= 2.090 gr

V NaOH= 5.15 ml.

N NaOH= 0.9717

%HN O3=(5.15 ) (0.9717 )(0.063)

2.090

.%HN O3=15.08

Por lo tanto la Concentración promedio es:

53

.%HN O3=15.08+15.11+15.08

3

%HN O3=15.09

AJUSTE DEL H2SO4 PARA CONCENTRARLO DEL 7.6 %W AL 30 %W.

De la ecuación de Dilución

C1V1=C2V2

V 2=(7.6 )(200)

(30)

V 2=50.66ml H 2SO4

De aquí que se agregan 51 ml aproximadamente de ácido sulfúrico concentrado al

94 %W. y se llevan a 200 ml.

ANÁLISIS ACIDEZ TOTAL A H2SO4 AL 30 % W.

La técnica utilizada para efectuar este análisis viene dada en la norma mexicana:

“NMX-K-226 1979” Determinación de Acidez total en Ácido Sulfúrico.

El método se basa en la titulación de una cantidad conocida de ácido sulfúrico con

una solución valorada de hidróxido de sodio, usando rojo de metilo como indicador.

En la valoración de ácidos fuertes debemos considerar dos cosas: cuando se está

diluido y cuando es concentrado.

En el primer caso la determinación es directa, midiendo un volumen y titulando con

una base valorada, tratándose del segundo caso, no es conveniente tomar la

muestra midiendo un volumen de ácido, sino que se aconseja pesar cierta cantidad.

Se recomienda el uso de Bulbos de vidrio para determinar la masa del ácido, de

aproximadamente 4.0 ml de capacidad (2 cm de diámetro). También puede usarse el

tubo Dely o la pipeta de Lunge; en estos casos efectuar las disoluciones necesarias

para llevar a cabo la titulación. Los cálculos se hacen teniendo en cuenta la

normalidad y volumen de la base a usar, así como del miliequivalente del ácido a

54

determinar su concentración, deberá tenerse en cuenta que el resultado se obtendrá

en % peso.

De donde:

%H 2SO4=(ml gastados NaOH ) (N NaOH )(0.049)

W muestra

Donde 0.049 es el meq. del ácido nítrico.

La muestra se obtiene como se indica en la Norma NMX-K-230 en vigor, se

homogeniza y se toman de 1 a 2 gramos para la determinación.

Prueba Acidez total a H2SO4 al 30 % W.

Matraz 1

W muestra= 2.135 gr

V NaOH= 15.7 ml.

N NaOH= 0.9717

%H 2SO4=(15.7 ) (0.9717 )(0.049)

2.135

%H 2SO4=34.99

Matraz 2

W muestra= 2.206 gr

V NaOH= 15.75 ml.

N NaOH= 0.9717

%H 2SO4=(15.75 ) (0.9717 )(0.049)

2.206

%H 2SO4=33.99

Matraz 3

W muestra= 2.278 gr

V NaOH= 16.17 ml.

55

N NaOH= 0.9717

%H 2SO4=(16.17 ) (0.9717 )(0.049)

2.278

%H 2SO4=34.90

Por lo tanto la Concentración promedio es:

%H 2SO4=34.99+33.99+34.9

3

%H 2SO4=34.62

Especies acidas presentes en mezcla sulfonitrica (50 gr.) al 10% peso H2SO4 (5 gr) Y

90% peso HNO3 (45 gr.) que se planea analizar.

H2SO4

W H 2SO 4=(5 ) (0.3462 )=1.731 gr .

W H 2O=(5 ) (1−0.3462 )=3.269gr .

HNO3

W HNO3=(45 ) (0.15 )=6.75gr .

W H 2O=(5 ) (1−0.15 )=38.25gr .

Composiciones de las especies en la mezcla Sulfonitrica

%H 2SO4=1.731

50(100 )

%H 2SO4=3.462

%HN O3=6.7550

(100 )

%HN O3=13.5

56

%H 2O=(3.269+38.25)

50(100 )

%H 2O=83.038

Tabla 10.- Composición de las especies en la mezcla sulfonitrica a analizar.

ESPECIE COMPOSICION

H2SO4 3.462 % W

HNO3 13.5 % W

H2O 83.038 % W

PRUEBAS CON BLANCOS DE HNO3 AL 15 % W.

Se corrieron pruebas con ácido nítrico HNO3 al 15 %, porque se conoce el contenido

teórico de N que se encuentra a esa composición.

Prueba 3 HNO3

Tabla 11.- Reactivos en matraz Kjeldahl Prueba 3 HNO3.

REACTIVOS MUESTRA TESTIGOHNO3 1.086 gr. 0

FeSO4*7H2O 1.002 gr. 1.000 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.



H2O 400 ml. 400 ml.

Tabla 12.- Reactivos en matraz Erlenmeyer Prueba 3 HNO3.




57

Tabla 13.- Reactivos en titulación Prueba 3 HNO3


%N=[ (30∗0.5126 )−(53.5∗.2422)]−[ (10∗0.5126 )−(21.1∗0.2422)]∗0.014∗100

1.086

%N=[2.4203−0.01558 ]∗0.014∗100

1.086

%N=3.10

INTERPRETACION DE RESULTADOS

W HNO3=(1.086 ) (0.15 )=0.1629 gr .

Tabla 14.- Composición del HNO3 puro.

HNO3 (63 g/mol.)H 1.58 %

N 22.22 %

O 76.20 %

De acuerdo a la tabla 8 podemos obtener la cantidad de N presente en 0.1629 gr de

HNO3.

W teórico de N=(0.1629 ) (0.2222 )

W teórico de N=0.0361 gr .

Conforme al % N obtenido por la técnica de análisis podemos obtener los gramos

reales de N presentes en los 1.086 gr de muestra.

W Real de N=(1.086 )(3.10100 )=0.0336 gr .

58

De acuerdo a este resultado, se analizó de muestra, la siguiente cantidad:

0.03366 gr−22.22 %

X−100 %

X=0.1515 grH NO3

Con esa cantidad de HNO3 analizada podemos caracterizar el HNO3 que se analizó

como blanco.

W H NO3=0.1515gr .

W H 2O=1.086−0.1515=0.9345 gr .

Conociendo ambas cantidades podemos determinar su composición en peso.

%HN O3=0.15151.086

(100 )

%HN O3=13.95

%H 2O=0.93451.086

(100 )

%H 2O=86.05

Prueba 4 HNO3



FeSO4*7H2O 1.003 gr. 1.000 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.



H2O 400 ml. 400 ml.


59






%N=[ (30∗0.5126 )−(53.55∗.2422)]−[ (10∗0.5126 )−(21.1∗0.2422)]∗0.014∗100

1.082

%N=[2.4082−0.0155 ]∗0.014∗100

1.082

%N=3.0959


W HNO3=(1.082 ) (0.15 )=0.1623 gr .


HNO3.

W teórico de N=(0.1623 ) (0.2222 )




W Real de N=(1.082 )( 3.0959100 )=0.0335 gr .


0.0335 gr−22.22 %

60

X−100 %

X=0.1507 grH NO3


como blanco

W H NO3=0.1507gr .

W H 2O=1.082−0.1507=0.9313 gr .


%HN O3=0.15071.082

(100 )

%HN O3=13.92

%H 2O=0.93131.082

(100 )

%H 2O=86.08

Prueba 5 HNO3



FeSO4*7H2O 1.006 gr. 1.000 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.



H2O 400 ml. 400 ml.


61






%N=[ (30∗0.5126 )−(53.5∗.2422)]−[ (10∗0.5126 )−(2 1.1∗0.2422) ]∗0.014∗100

1.082

%N=[2.4203−0.0155 ]∗0.014∗100

1.082

%N=3.1115


W HNO3=(1.082 ) (0.15 )=0.1623 gr .


HNO3.

W teórico de N=(0.1623 ) (0.2222 )




W Real de N=(1.082 )( 3.1115100 )=0.0336 gr .


0.0336 gr−22.22 %

X−100 %

62

X=0.1515 grH NO3


como blanco

W H NO3=0.1515gr .

W H 2O=1.082−0.1515=0.9305 gr .


%HN O3=0.15151.082

(100 )

%HN O3=14.00

%H 2O=0.93051.082

(100 )

%H 2O=86.00

PRUEBAS CON MEZCLA SULFONITRICA PREPARADA (VER TABLA 4).

Se corrieron pruebas con la mezcla sulfonitrica que se preparó con anterioridad y

cuya composición se muestra en la tabla 4.

Prueba 6 Mezcla Sulfonitrica.

Tabla 21.- Reactivos en matraz Kjeldahl Prueba 6 Mezcla Sulfonitrica.

REACTIVOS MUESTRA TESTIGOMezcla Sulfonitrica 1.098 gr. 0

FeSO4*7H2O 1.002 gr. 1.000 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.



H2O 400 ml. 400 ml.

63

Tabla 22.- Reactivos en matraz Erlenmeyer Prueba 6 Mezcla Sulfonitrica.




Tabla 23.- Reactivos en titulación Prueba 6 Mezcla Sulfonitrica.


%N=[ (30∗0.5126 )−(54.55∗.2422)]−[ (10∗0.5126 )−(21.1∗0.2422)]∗0.014∗100

1.098

%N=[2.1660−0.0155 ]∗0.014∗100

1.098

%N=2.7419


Con la composición del HNO3 que se muestra en la tabla 4, obtenemos los gramos

de HNO3 presentes en la muestra de mezcla sulfonitrica que se analizó.

W HNO3=(1.098 ) (0.135 )=0.14823 gr .


HNO3.

W teórico de N=(0.14823 ) (0.2222 )




W Real de N=(1.098 )( 2.7419100 )=0.03010 gr .

64


0.03010 gr−22.22 %

X−100 %

X=0.1355 grH NO3

Con esa cantidad de HNO3 analizada podemos caracterizar el HNO3 presente en la

mezcla sulfonitrica que se analizó.

W H NO3=0.1355gr .

Conociendo la cantidad de HNO3 podemos determinar su composición en peso.

%HN O3=0.13551.098

(100 )

%HN O3=12.34




FeSO4*7H2O 1.003 gr. 1.000 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.



H2O 400 ml. 400 ml.





65



%N=[ (30∗0.5126 )−(54.5∗.2422)]−[ (10∗0.5126 )−(21.1∗0.2422)]∗0.014∗100

1.105

%N=[2.1781−0.0155 ]∗0.014∗100

1.102

%N=2.7474




W HNO3=(1.102 ) (0.135 )=0.14877 gr .


HNO3.

W teórico de N=(0.14877 ) (0.2222 )




W Real de N=(1.102 )( 2.7474100 )=0.03027 gr .


0.03027 gr−22.22 %

X−100 %

66

X=0.1362gr H NO3



W H NO3=0.1362gr .


%HN O3=0.13621.102

(100 )

%HN O3=12.36




FeSO4*7H2O 1.006 gr. 1.000 gr.

NaOH 50% W. 20 ml. 20 ml.



H2O 400 ml. 400 ml.






REACTIVOS MUESTRA TESTIGO

67

NaOH 0.2422 N 54.4 ml gastados. 21.1 ml gastados

%N=[ (30∗0.5126 )−(54.4∗.2422) ]−[ (10∗0.5126 )−(21.1∗0.2422)]∗0.014∗100

1.105

%N=[2.20232−0.0155 ]∗0.014∗100

1.103

%N=2.7756




W HNO3=(1.103 ) (0.135 )=0.148905 gr .

De acuerdo a la tabla 8 podemos obtener la cantidad de N presente en 0.148905 gr

de HNO3.

W teórico de N=(0.148905 ) (0.2222 )




W Real de N=(1.102 )( 2.7756100 )=0.03061 gr .


0.03061 gr−22.22 %

X−100 %

X=0.1377 grH NO3



68

W H NO3=0.1377gr .


%HN O3=0.13771.102

(100 )

%HN O3=12.49

ALCANCES Y LIMITACIONES

ALCANCES

Desarrollar la investigación para adecuar una técnica de análisis que nos permita

caracterizar una mezcla sulfonitrica que se presentara luego de un proceso

regenerativo del ácido nítrico. La metodología debe ser rápida y sencilla para poder

cuantificar las especies de ácidos de la mezcla. La combinación de una o dos

metodologías no debe ser impedimento ni producir interferencias para los resultados

que éstas nos arrojen. Estas metodologías deben ser simples, de manera que se

puedan llevar a cabo en el laboratorio de control de calidad y con el equipo o material

que se encuentra en existencia en el mismo.

Se pretende realizar las pruebas necesarias para obtener resultados hasta que éstos

sean lo más cercano posible a los valores teóricos esperados, minimizando así los

errores que pudiesen existir en el transcurso y desarrollo de las técnicas, así como

modificar los puntos que sean necesarios para adecuar la técnica a la empresa.

LIMITACIONES

Entre los factores que más limitaron la finalización de este proyecto de investigación

fueron los siguientes: primeramente el tiempo, dado la complejidad del proyecto en sí

y la cantidad de proyectos que se presentaron en mi estadía en la empresa fue

también una limitante en cuanto al tiempo dado que tenía que apoyar también en

esos proyectos, debido a que mis compañeros practicantes solo podían asistir por las

tardes para apoyar a la resolución de esos proyectos.

69

El objetivo principal de este proyecto es caracterizar las especies que están

presentes en una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico. Pero por cuestiones de

tiempo solo pude llegar a encontrar la metodología que nos permite caracterizar el

ácido nítrico presente en la mezcla a partir del nitrógeno nítrico presente en el

mismo. La caracterización correspondiente al ácido sulfúrico la tendrá que continuar

la persona que me suplirá aquí en esta empresa.

RESULTADOS OBTENIDOS

PRUEBAS CON BLANCOS DE KNO3

De los blancos de Nitrato de potasio que se analizaron inicialmente para cuantificar el

% N, se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla 30.- Resultados obtenidos con blancos de KNO3

% NReal % NTeorico % Desviación

Prueba 1 12.98 13.84 6.21

Prueba 2 12.82 13.84 7.36

PRUEBAS CON BLANCOS DE HNO3 al 15 % W.

De los blancos de ácido nítrico al 15 % W que se utilizó para la mezcla sulfonitrica

se analizó para cuantificar el % N, obteniéndose los siguientes resultados:

Tabla 31.- Resultados obtenidos con blancos de HNO3 al 15 % W.

% NReal % W Teórico

HNO3

% W Real

HNO3

% Desviación

Prueba 3 3.10 15 13.95 7

Prueba 4 3.0959 15 13.92 7.2

Prueba 5 3.1115 15 14 6.66

PRUEBAS CON MEZCLA SULFONITRICA (3.462 % H2SO4, 13.5 % HNO3).

De los blancos de ácido nítrico al 15 % W que se utilizó para la mezcla sulfonitrica

se analizó para cuantificar el % N, obteniéndose los siguientes resultados:

70

Tabla 32.- Resultados obtenidos con mezcla sulfonitrica.

% NReal % W Teórico

HNO3

% W Real

HNO3

% Desviación

Prueba 6 2.7419 13.5 12.34 8.5

Prueba 7 2.7474 13.5 12.36 8.25

Prueba 8 2.7756 13.5 12.49 7.48

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Después de las pruebas que se realizaron para cuantificar el % N, tanto para los

blancos que se analizaron inicialmente de nitrato de potasio, como para el ácido

nítrico al 15 % que se utilizó para la preparación de la mezcla sulfonitrica. Así como

también para la mezcla sulfonitrica en sí, y en base a los resultados que todas estas

pruebas nos arrojaron, podemos concluir que la metodología analítica empleada para

cuantificar el nitrógeno y en base a éste caracterizar al ácido nítrico es buena,

aunque haya presentado porcentajes de desviación por encima del 5 %.

Algunas de los factores que pudiesen haber propiciado esta desviación pienso que

se debe a que se tomo y pesó solo 1 ml de muestra por lo que esa cantidad es

mínima, la cual se tuvo que trasvasar al matraz Kjeldahl dado que no se puede pesar

directamente sobre el mismo. En este caso como en los cálculos se trata de

cantidades muy pequeñas, la pérdida de una sola gota que se haya quedado

adherida a la pared del matraz o al tubo de precipitados donde se haya pesado es

muy significativo para el resultado que se obtendrá en la caracterización del ácido

nítrico.

Una recomendación es que se realicen pruebas con cantidades ligeramente mayores

a la ya probada en este proyecto, es decir unos 2 o 3 ml de muestra. O en su

defecto probar la cantidad de 1 ml pero que se tome la muestra como lo indica la

norma mexicana “NMX-K-226-1979“es decir mediante un bulbo de vidrio, tubo Dely

o la pipeta Lunge.

71

Por todo lo hasta ahora expuesto se puede afirmar que el caracterizar el ácido nítrico

a partir de la determinación del nitrógeno nítrico presente es una buena metodología

la cual una vez bien ensayada y con las correspondientes mejoras que sean

necesarias, se pueden obtener mejores resultados.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y ELECTRONICAS.

LIBROS

Fernando Orozco, Análisis Químico Cuantitativo; Editorial Porrua, México 1987; pp.

181-182 ,183, 190,193

Skoog, Douglas A. West, Donald M. Holler, F. James Crouch, Stanley R.

“Fundamentos de química analítica” 8. ed. México: Thomson, 2005; pp. 150-152,

167-168.

CONSULTAS EN INTERNET

Nitrógeno y elementos del grupo 15 – Ácido Nítrico, Textos Científicos.

Fecha publicación: Marzo, 29/08/2006 - 14:50 horas.

http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/nitrogeno/acido-nitrico

Ácido Sulfúrico, Textos Científicos, Fecha publicación: Domingo, 19/06/2005 - 00:00

horas. http://www.textoscientificos.com/sulfurico

Nitrógeno total Kjeldahl, Escuela Internacional de Ingeniería del agua de Andalucía.

Fecha publicación: Septiembre 11/ 2009.

http://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno_total_Kjeldahl

METODOS

NMX-AA-074-1981 “DETERMINACION DEL ION SULFATO"

72

http://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno_total_Kjeldahl

http://www.textoscientificos.com/sulfurico

http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/nitrogeno/acido-nitrico

Fernando Orozco, Análisis Químico Cuantitativo; Editorial Porrua, México 1987; pp.

106.

NMX-K-247-1968 “DETERMINACION DE ACIDEZ TOTAL EN ÁCIDO NÍTRICO”

NMX-K-226-1968 “DETERMINACION DE ACIDEZ TOTAL EN ÁCIDO SULFURICO”

NMX-Y-038-1985 “FERTILIZANTES – NITROGENO NITRICO - METODO DEL ZINC

- SULFATO FERROSO”

ANEXOS

73

PRODUCTOS PARA USO AGROPECUARIO - FERTILIZANTES - NITROGENO

NITRICO - METODO DEL ZINC - SULFATO FERROSO

1 OBJETIVO

Esta norma establece un método de destilación para la determinación de nitrógeno

en fertilizantes.

2 CAMPO DE APLICACIÓN

El método descrito en la presente norma es aplicable a fertilizantes que contengan

Nitrógeno nítrico. No es aplicable a fertilizantes que contengan materia orgánica,

Cianamida de calcio o urea. (Ver nota 11.1).

3 REFERENCIAS

Esta Norma se complementa con las siguientes Normas Mexicanas vigentes:

NOM-Y-035 Método de muestreo para fertilizantes líquidos, en polvos y en gránulos.

NOM-Y-045 FERTILIZANTES.- Determinación de nitrógeno amoniacal - Método de

destilación.

4 PRINCIPIO

El método se basa en la transformación del nitrógeno nítrico en amoníaco, el cual es

74

Destilado en medio alcalino, absorbiéndolo en una disolución valorada de ácido

Sulfúrico y titulando el exceso de ácido con disolución valorada de hidróxido de

sodio.

5 REACCIONES

Las reacciones que se llevan a cabo son:

a) En el tratamiento con álcali:

NH4+ + NaOH --------> NH3 + H2O + Na+

b) En absorción:

2 NH3 + H2SO4 ------> (NH4)2SO4

c) En la titulación:

H2SO4 + 2NaOH -----> Na2SO4 + 2H2O

6 REACTIVOS Y MATERIAL

Los reactivos que a continuación se mencionan, deben ser grado analítico, a menos

que se indique otra cosa. Cuando se hable de agua, debe entenderse agua destilada

o desmineralizada.

6.1 Zinc metálico en polvo, (Zn)

6.2 Sulfato ferroso, (FeSO4 * 7H2O)

6.3 Disolución de hidróxido de sodio (NaOH), 40% W

6.4 Disolución valorada de ácido sulfúrico (H2SO4), 0.5 N.

6.5 Disolución de hidróxido de sodio (NaOH), 0.25N

6.6 Disolución indicadora de rojo de metilo

Pesar 1.25 g de rojo de metilo, transferir a un matraz volumétrico de 1000 cm³,

disolver y llevar a la marca con alcohol etílico al 95%. Guardar en frasco oscuro.

6.7 Granalla de zinc o perlas de vidrio

6.8 Parafina o tributilcitrato

6.9 Papel filtro Whatman No. 5 o similar.

75

7 APARATOS

Aparatos usuales de laboratorio y:

7.1 Balanza analítica capaz de pesar 0.0001 g

7.2 Aparato de destilación que comprende: (ver figura 1)

7.2.1 Matraz Kjeldahl de 800 cm³ de capacidad

7.2.2 Bulbo Kjeldahl o cualquier otra trampa efectiva para evitar el arrastre de

hidróxido de sodio durante la destilación.

7.2.3 Refrigerante recto o condensador

7.2.4 Trampa de vidrio que evite la succión de la disolución del matraz colector

7.2.5 Matraz Erlenmeyer de boca ancha, de 500 cm³ de capacidad, para colectar el

destilado.

7.2.6 Elemento de calentamiento para el matraz Kjeldahl.

8 MUESTREO Y TOMA DE MUESTRAS

Tomar las porciones de análisis de la muestra obtenida de acuerdo a la NOM-Y-035.

9 PROCEDIMIENTO

9.1 Porción de análisis

Pesar al 0.0001 g, aproximadamente 5 g de la muestra de análisis.

9.2 Prueba testigo

Correr al mismo tiempo y usando el mismo procedimiento descrito en 9.3, una

prueba testigo con la misma cantidad de los reactivos usados para la determinación,

utilizando 1 g de sacarosa en lugar de la muestra.

9.3 Determinación

9.3.1 Transferir la porción de análisis a un vaso de precipitados de 250 cm³, agregar

100 cm³ de agua, agitar hasta disolver, filtrar a través de papel filtro (6.9), recibiendo

el filtrado en un matraz volumétrico de 500 cm³, lavar con tres porciones de 10 cm³

76

de agua, dejando que pase el agua de cada lavado antes de agregar la siguiente

porción. Llevar a la marca con agua y homogeneizar.

9.3.2 Transferir una alícuota de 50 cm³, al matraz Kjeldahl (7.2.1), agregar 400 cm³

de agua, 5 g de zinc (6.1), 2 g de sulfato ferroso (6.2), 3 cm³ de tributilcitrato ó

parafina (6.8) (ver 11.3), granalla de zinc (6.7) (ver 11.4) y homogeneizar (ver 11.2).

9.3.3 Por separado, agregar 30 cm³ de disolución valorada de ácido sulfúrico (6.4) en

el matraz Erlenmeyer (7.2.5) y 5 gotas de disolución indicadora (6.6). Completar con

agua a un volumen total de aproximadamente 100 cm³. Colocar el matraz

Erlenmeyer en el aparato de destilación (7.2). Cuidando que el tubo de descarga

quede sumergido 1.5 cm en el líquido.

9.3.4 Posteriormente, agregar 40 cm³ de la disolución de hidróxido de sodio (6.3);

dejándola resbalar lentamente por la pared del matraz Kjeldahl para formar dos

capas de líquido. (Ver 11.5), conectar rápidamente el matraz al aparato de

destilación y agitar el contenido del matraz Kjeldahl.

9.3.5 Calentar suavemente, aumentando gradualmente el calentamiento hasta

obtener una velocidad de destilación adecuada. Suspender la destilación cuando se

hayan colectado aproximadamente 250 cm³ de destilado. Retirar el matraz

Erlenmeyer (7.2.5), lavando la trampa de vidrio (7.2.4) con agua, recibiendo el agua

de lavado en el matraz colector. (Ver 11.6).

9.3.6 Titular la disolución obtenida, con disolución valorada de hidróxido de sodio

(6.5), hasta el vire de color rojo a amarillo.

10 EXPRESION DE RESULTADOS

10.1 Método de cálculo y fórmula

El contenido de nitrógeno nítrico en la muestra, como porcentaje en masa de

nitrógeno (N), se calcula con la siguiente expresión: (ver 11.1).

77

% N = (V1N1 –V2N2) – (V3N1 – V4N2) x 0.014 x V5 x 100 m*V6

En donde:



N1 Es la normalidad de la disolución valorada de ácido sulfúrico (6.4).

V2 Es el volumen, en cm³, de la disolución valorada de hidróxido de sodio (6.5)


N2 Es la normalidad de la disolución valorada de hidróxido de sodio (6.5).



V4 Es el volumen, en cm³, de la disolución valorada de hidróxido de sodio (6.5),


0.014 Es el miliequivalente del nitrógeno.

V5 Es el volumen, en cm³, de la dilución de la porción de análisis.

V6 Es el volumen, en cm³, de la alícuota de la porción de análisis empleada en la

determinación.

m Es la masa, en gramos, de la porción de análisis

78

Fig. 11.- Aparato de Destilación Kjeldahl.

11 NOTAS AL PROCEDIMIENTO

11.1 En caso de que la muestra contenga nitrógeno amoniacal, éste destila al mismo

tiempo que el que proviene de la reducción del nitrógeno nítrico; haciéndose

79

necesaria la determinación del nitrógeno amoniacal (3.2) por separado. El nitrógeno

nítrico se calcula por diferencia.

11.2 Para garantizar un análisis sin problemas de contaminación, se recomienda

efectuar el lavado del equipo, destilando agua y sifonear el destilado, apagando la

parrilla.

11.3 Es conveniente agregar una poca de parafina y otro agente anti-espumante

eficiente, libre de nitrógeno.

11.4 La granalla de zinc, es para controlar la ebullición de la mezcla.

11.5 La adición de hidróxido de sodio deberá hacerse con precaución, la reacción es

violenta. Se recomienda enfriar la disolución de hidróxido (6.3) antes de adicionarla al

matraz Kjeldahl.

11.6 Antes de apagar el elemento de calentamiento, es necesario quitar el matraz

colector de destilado.

12 INFORME DE RESULTADOS

El informe correspondiente a los resultados obtenidos para una muestra de

laboratorio debe incluir las siguientes indicaciones:

a) Datos relacionados con la muestra, como:

- Identificación y/o descripción

- Datos sobre la toma de la misma

- Fecha de recepción de la misma

- Fecha de terminación del análisis

b) Referencia al método empleado

c) Resultados y métodos de expresión usados

d) Aspectos irregulares observados durante la determinación

e) Indicar cualquier modificación hecha al presente método, así como la causa de la

misma.

13 BIBLIOGRAFIA

13.1 Horwitz, W. Editor, Official Methods of Analysis of the Association of Analytical

Chemists. 11th Edition. Association of Analytical Chemists. Washington 1970. 18.

80

13.2 Welcher, J.F. Standard Methods of Chemical Analysis. 6th. Ed. D. Van Nostrand

co. Inc. Volume II B Princeton New Yersey 1963. 1487.

13.3 Fertilizer Sampling and Analytical Methods 3th. Edition the Fertilizer Institute.

Washington. 1974. 99-100.

13.4 Morales, G.S. Informe 5101200/83/40.- Revisión de métodos de nitrógeno

nítrico en fertilizantes. Departamento de Control Químico. Fertimex.1983.

81

MATERIALES RIESGOSOS PARA LA SALUD: SIMLUACION DE FUGA DE AMONIACO.

Antecedentes generales

El tema a tratar inicia con el interés que desde tiempos ancestrales ha constituido la

transformación de la materia en productos que presentan propiedades diferentes a

los de la materia que los generó. La alquimia, como se conoció la disciplina de la

Ciencia Química Actual.

La palabra alquimia se asume que tuvo su origen en Grecia, proveniente de ak-kimia

palabra usada en el griego tardío para señalar la operación de transmutar los

metales. Los antiguos alquimistas buscaban la transmutación de cualquier metal en

Oro y sus esfuerzos eran apoyados por reyes y poderosos, quienes los dotaban de

espacios, privilegios y recursos.

La palabra amoníaco, significa que procede del país de Ammon y fue preparado por

primera vez por los sacerdotes de Ammon en Egipto en el siglo IV, A.C. Ammon fue

el dios Ra de los egipcios adorado en Tebas y en el desierto de Libia. El amoníaco

es un gas incoloro de olor picante, soluble en agua, compuesto de los elementos

hidrógeno y nitrógeno, que se produce en forma natural en la descomposición de

materias orgánicas y es posible su preparación en laboratorio y la industria.

Actualmente el amoníaco es utilizado principalmente como materia prima para la

fabricación de fertilizantes y en procesos de refrigeración.

Su nombre comercial y químico es amoníaco anhidro, y el sinónimo es trihiduro de

hidrógeno, su número CAS, es 7664-41-7 y su clave en la ONU, es 1005. Los

números CAS y claves de la ONU, representan esfuerzos internacionales de

identificación de materiales, sustancias y compuestos. Se considera al amoníaco

anhidro como material riesgoso, siendo su grado de riesgo: NFPA 704, y en nivel de

afectación a la salud es considerable (3).

El amoníaco anhidro se maneja como un gas licuado comprimido, con color acre.

82

Riesgos para la salud, en función de concentraciones del gas amoníaco en el

ambiente.-

Las concentraciones del gas amoníaco en el ambiente, pueden ser de origen natural,

y por fugas de amoníaco. Los daños pueden ser: en los ojos y en la piel, desde

irritación hasta graves quemaduras; por inhalación desde irritación de las membranas

mucosas de la nariz, garganta y pulmones, hasta un edema pulmonar. La muerte se

presenta al producirse espasmos o inflamación de la laringe, causados por altas

concentraciones inhaladas. El límite máximo permisible de concentración es de 25

mg/m3 a la cual pueden estar expuestos los trabajadores por 8 horas y el nivel de

concentración peligrosos para la vida y salud es de 350 mg/m3.

IMPORTANCIA EN ACTIVIDADES INDUSTRIALES DE MÉXICO DEL AMONÍACO:

Solo existen cinco empresas nacionales productoras de fertilizantes: Soluciones

Químicas para el Campo, Fertimex, Agrogen, Univex y Mexichem Fluor, que recurren

a importaciones de amoníaco, pues PEMEX no tiene capacidad suficiente para

satisfacer la demanda.

Simulación de fugas de amoníaco.

Escenarios evaluados.- La simulación de eventos, utiliza métodos numéricos,

propiedades físicas y químicas, así como datos climatológicos del lugar donde se

desea conocer los valores de concentración de un material en la atmosfera. Para la

realización de la simulación en este caso se utilizo el programa computacional Alhoa,

este programa proporciona graficas para determinar los Kg/min de la fuga y

concentraciones de interés, en distancia, condiciones en general de la fuga. Las

condiciones atmosféricas son consideras de acuerdo a la ubicación geográfica.

DATOS GENERALES: Se consideran 10 kgs, y la fuga es a nivel piso.

DATOS DEL SITIO: Lugar: Torreón Coah. México, intercambio de aire por hora: 2

Fecha: 21 de septiembre del 2008

83

DATOS QUÍMICOS: Nombre químico: Amoníaco,

Peso Molecular: 17.03 gr/mol

Escenario1 (ERPG-1): 25 ppm.

Escenario2 (ERPG-2): 150 ppm

Escenario3 (ERPG-3): 750 ppm

Nivel de concentración peligrosa para la vida y salud (IDLH): 300 ppm.

Punto de Ebullición: -36.10 ºC

Presión de vapor, a temperatura ambiente: Mayor que 1 atmosfera.

DATOS ATMOSFERICOS:

Velocidad del viento : 4 mts/seg.

Tipo de Superficie: Urbano

Temperatura del aire : 25 ºC

Humedad Relativa : 50 % sin inversión térmica.

RESULTADOS DE FUGA DE AMONIACO:

Fuente Directa: 10 kilogramos, A nivel suelo.

Duración: 1 minuto, Velocidad: 167grs/seg.

Escenario de Simulación: Modelo de corrida: Gaussiano

Zona de alto riesgo, Roja: 48 mts. --- (750 ppm = ERPG-3) No se grafica

Zona de riesgo, Naranja: 108 mts. --- (150 ppm = ERPG-2)

Zona de riesgo, Amarilla: 268 mts. --- (25 ppm = ERPG-1)

Grafica de área tóxica de nube de vapor.

84

Caracterizacion de HNO3 Mediante N

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