Compuesto · Hidruros no metálicos
Amoníaco (NH₃)
También llamado trihidruro de nitrógeno, azano
Elementos que lo forman
Datos de amoníaco
- Fórmula química
- NH₃
- Masa molar
- 17,031 g/mol
- Punto de fusión
- -77,73 °C
- Punto de ebullición
- -33,34 °C
- Densidad
- 0,769 g/L (gas, 0 °C, 1 atm); 0,696 g/cm³ (líquido a punto de ebullición)
- Solubilidad en agua
- muy soluble: 480 g/L a 25 °C (forma NH₄OH)
- Aspecto
- gas incoloro, olor picante muy característico
- pH típico
- ~11 (base débil en disolución acuosa: 28 % equivale a pH ~12)
- Número CAS
- 7664-41-7
- Peligrosidad (GHS)
- GHS05 (corrosivo), GHS06 (tóxico por inhalación), GHS09 (peligroso para vida acuática)
Estructura e identificadores de amoníaco
- Nombre IUPAC (internacional)
- azane
- Número CAS
- 7664-41-7
- SMILES
- N
- InChIKey
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N
¿Qué es amoníaco?
El amoníaco, con fórmula NH3, es un compuesto químico clasificado como hidruro no metálico. Es un gas incoloro con un característico olor fuerte y penetrante. Su relevancia radica en su amplia utilización en la industria química, especialmente en la producción de fertilizantes y productos de limpieza. Además, es un componente esencial en numerosos procesos industriales, lo que lo convierte en un compuesto de gran interés económico y científico.
Nombres y nomenclatura de amoníaco
- Nomenclatura IUPAC
- azano (oficial 2013); amoníaco (uso permitido)
- Nomenclatura Stock
- trihidruro de nitrógeno
- Sistemática
- trihidruro de nitrógeno
- Tradicional
- amoníaco
- Nombre común
- álcali volátil, espíritu de los ciervos (histórico)
Estructura y enlace
El amoníaco es una molécula con enlaces covalentes entre el nitrógeno y los átomos de hidrógeno. Presenta una geometría trigonal piramidal debido a la presencia de un par de electrones no compartidos en el nitrógeno, lo que le confiere polaridad. Esta estructura es responsable de sus propiedades químicas y físicas distintivas.
Propiedades
Propiedades físicas
El amoníaco es un gas incoloro con un olor acre y penetrante. Tiene una densidad de aproximadamente 0.73 kg/m3. Su punto de fusión es de -77.7 °C y su punto de ebullición es de -33.3 °C. Es altamente soluble en agua, formando una solución conocida como amoníaco acuoso.
Propiedades químicas
El amoníaco es un compuesto bastante reactivo, especialmente con ácidos, formando sales de amonio. Es estable bajo condiciones normales, pero puede ser peligroso al reaccionar con oxidantes fuertes. Su manipulación requiere precauciones debido a su toxicidad y capacidad para formar mezclas explosivas con el aire.
Cómo se obtiene
El amoníaco se obtiene principalmente mediante el proceso Haber-Bosch, que implica la reacción directa de nitrógeno e hidrógeno bajo altas presiones y temperaturas en presencia de un catalizador de hierro. La ecuación general es N2 + 3H2 → 2NH3. Este proceso es fundamental para la producción industrial de amoníaco a gran escala.
Reacciones principales de amoníaco
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Síntesis Haber-Bosch (la reacción industrial más importante del mundo)
N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ (ΔH = −92 kJ/mol; a 450 °C y 200 atm con catalizador Fe)
Fritz Haber (Nobel 1918) y Carl Bosch (Nobel 1931) desarrollaron este proceso, que fija el N₂ atmosférico en NH₃ aprovechable como fertilizante. Sostiene la alimentación de ~50 % de la humanidad.
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Disolución en agua (base débil)
NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻ (Kb = 1,8 × 10⁻⁵)
El amoníaco actúa como base débil al captar un protón del agua. Su disolución acuosa concentrada (28 %) se conoce como amoníaco doméstico y tiene pH ~12. Es responsable de su olor picante y su uso como limpiador.
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Combustión catalítica (proceso Ostwald, base del HNO₃)
4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O (con catalizador Pt-Rh a 900 °C)
El NH₃ se oxida a NO, luego a NO₂ y finalmente se absorbe en agua para dar ácido nítrico HNO₃. Es el segundo proceso más importante de la química industrial tras Haber-Bosch.
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Neutralización con ácidos
NH₃ + HCl → NH₄Cl (humo blanco visible en aire)
El NH₃ gaseoso reacciona con HCl gaseoso formando partículas sólidas de cloruro amónico (humo blanco característico). Es uno de los experimentos visuales más clásicos en química.
Para qué sirve amoníaco
Producción de fertilizantes
El amoníaco se utiliza ampliamente en la fabricación de fertilizantes como el nitrato de amonio, que es esencial para la agricultura moderna. Estos fertilizantes mejoran la productividad de los cultivos al proporcionar nitrógeno, un nutriente vital para las plantas.
Refrigeración industrial
En la industria de la refrigeración, el amoníaco se emplea como refrigerante debido a su alta eficiencia energética y bajo coste. Es común en sistemas de refrigeración a gran escala, como los utilizados en plantas de procesamiento de alimentos.
Limpieza doméstica
El amoníaco es un ingrediente activo en muchos productos de limpieza doméstica debido a su capacidad para disolver grasas y suciedad. Se encuentra en limpiadores de ventanas y baños, donde su eficacia es bien valorada.
Seguridad y manejo
El amoníaco es tóxico y puede causar irritación en las vías respiratorias, ojos y piel. Se recomienda el uso de equipo de protección personal, como guantes y gafas de seguridad, al manipularlo. La normativa de seguridad exige ventilación adecuada y almacenamiento en recipientes herméticos para evitar la inhalación de vapores.
Curiosidades
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El proceso Haber-Bosch, desarrollado a principios del siglo XX, fue crucial para aumentar la producción de alimentos a nivel mundial, al permitir la síntesis masiva de fertilizantes nitrogenados.
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El amoníaco fue utilizado como refrigerante en los primeros sistemas de refrigeración antes de la invención de los refrigerantes sintéticos.
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A pesar de su toxicidad, el amoníaco es un compuesto natural que se encuentra en pequeñas cantidades en la atmósfera y es producido por la descomposición de materia orgánica.
Compuestos relacionados
Descargas relacionadas
Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
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⚠Confundir amoníaco (NH₃) con amonio (NH₄⁺).
Son especies relacionadas pero distintas. NH₃ (amoníaco): molécula neutra, base débil, gas a temperatura ambiente. NH₄⁺ (ion amonio): catión formado cuando NH₃ capta un H⁺. Por eso, en una disolución de amoníaco hay ambos: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻. Los compuestos con NH₄⁺ (cloruro amónico, nitrato amónico, sulfato amónico) son sales sólidas.
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⚠Mezclar amoníaco con lejía pensando que se «refuerzan» como limpiadores.
Nunca: la mezcla NH₃ + NaClO libera cloraminas (NH₂Cl, NHCl₂, NCl₃), gases tóxicos que causan irritación pulmonar grave y, en espacios cerrados, intoxicaciones letales. Cada año hay muertes por este error doméstico. Los productos comerciales advierten en su etiqueta.
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⚠Decir que el NH₃ es una base fuerte.
El amoníaco es una base débil en agua: Kb = 1,8 × 10⁻⁵ (pKb = 4,75). Apenas el 1 % de las moléculas captan un protón. Su pH es alcalino (~11 al 1 M) pero muy lejos del pH 14 de bases fuertes como NaOH. Por eso se puede manipular en concentraciones moderadas sin daño extremo.
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⚠Asumir que el NH₃ es polar como el agua y por eso muy soluble.
El NH₃ sí es polar (geometría piramidal trigonal, dipolo 1,42 D), pero más por su par solitario y capacidad de formar puentes de hidrógeno con el agua que por la polaridad del enlace. Es menos polar que el agua (1,85 D) pero más soluble que muchos compuestos polares precisamente por los puentes H y por la reacción NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH⁻.