CENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETA

CENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETA
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS
ÓXIDO NITROSO
JUNDIAÍ / SP
NOVEMBRO/2015
ALUNO:
GELSON FERNANDES BALEEIRO R.A.:1302006
ÓXIDO NITROSO
Trabalho de pesquisa apresentado
para o Professor Vanderlei, docente
do curso superior de tecnologia em
Processos Químicos do Centro
Universitário Padre Anchieta.
Jundiaí / SP
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SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO.................................................................................................4,5.
2.O QUE É...........................................................................................................6.
3.OBTENÇÃO......................................................................................................7.
4.IMPORTÂNCIA..................................................................................................8.
5.REAÇÃO E SÍNTESE DE OBTENÇÃO..........................................................9.
6.PROCESSO INDUSTRIAL.............................................................................10.
7.FLUXOGRAMA DO PROCESSO..................................................................11.
8.INDUSTRIAS PRODUTORAS.......................................................................11.
9.PRODUÇÃO ANUAL............................................................................11,12,13.
10.CONCLUSÃO...............................................................................................13.
11.REFERÊNCIAS.............................................................................................14.
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1. INTRODUÇÃO:
O óxido nitroso, também conhecido como gás hilariante, gás do riso, entre
outros, foi descoberto juntamente com o oxigênio pelo cientista inglês JOSEPH
PRIESTLEY (1771),
a partir deste momento a medicina e as demais áreas afins
mudariam completamente (FANGANIELLO, 2004). As experiências com o óxido
nitroso começaram em 1795, quando HUMPHRY DAVY, um cientista inglês,
assistente de cirurgia, relatou em estudos publicados que inalou o gás como uma
tentativa para diminuir a dor de dente que estava sentindo, começou a acreditar no
potencial analgésico do gás. Nesta época, o gás era utilizado apenas para diversões
públicas e demonstrações, em festas como divertimento para causar euforia nos
participantes que se propunham a inalá-lo, pois após um curto período de tempo de
inalação, algumas pessoas apresentavam sinais evidentes de euforia, riso ou mesmo
gargalhadas (BOBBIO, 1967). Nos primeiros anos do século XIX, as cirurgias mais
comuns eram as amputações, extrações dentárias e drenagem de abscessos. Alguns
pacientes cometiam o suicídio ante a perspectiva da dor iminente a cirurgia. Nessa
época, os métodos utilizados para diminuir a dor nos procedimentos cirúrgicos, eram:
a força bruta, a ingestão de álcool, ópio, torniquete para gerar hemostasia local, gelo,
hipnose, que como podemos observar, não eram muito eficientes. Manifestou-se nos
Estados Unidos interesse tanto científico quanto popular pelo óxido nitroso e também
pelo éter, quando pessoas que se denominavam professores, passaram a proferir
palestras sobre esses gases e exibindo os efeitos. Brincadeiras “etéreas” e festas com
o “gás hilariante” passaram a fazer parte de festas entre os estudantes de medicina.
GARDNER COLTON (1840), um químico, fazia demonstrações públicas de inalações
com Óxido Nitroso ou “gás hilariante” pelo preço de 25 centavos (BOBBIO, 1967) e,
em 1844, em Hartford, Connecticut, “Grande exibição de efeitos produzidos pela
inalação do protóxido de azoto, gás alegre ou hilariante. Marcada para terça-feira, à
tarde, 10 de dezembro de 1844, no Union Hall. Serão preparados quarenta galões de
gás e administrados a todas da audiência que o desejarem inalar”. Doze jovens
voluntários vão inalar o gás, dando início à demonstração. Oito homens robustos são
convidados a ocupar a primeira fila a fim de protegerem aqueles que, sob influência do
gás, possam ferir-se a si próprio ou a outrem. Esse procedimento será adotado para
que não venha a existir perigo,Provavelmente ninguém irá brigar, O efeito da inalação
desse gás produz gargalhadas, vontade de cantar, de dançar, de falar ou de lutar, e
assim por diante, dependendo das condições de temperamento de cada qual. Os
voluntários darão a impressão de reter lucidez suficiente para não fazer aquilo que lhe
poderia ocasionar arrependimento. Então, convenceu um dentista a extrair um de seus
dentes sob anestesia com óxido nitroso administrado por COLTON e alegou não ter
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sentido dor (BOBBIO, 1967). Em 1845, demonstrou uma cirurgia com a utilização de
N2O a 100%, a vários médicos e estudantes em Boston e administrou óxido nitroso
em um jovem que ao ter seu dente extraído começou a gritar, talvez pela maneira
rudimentar de sua utilização, ou ainda pelo fato de haver muitas pessoas ao redor
observando o procedimento e ainda tendo de inalar um gás desconhecido por ele até
então. O indivíduo, algum tempo depois, afirmou não ter sentido dor. Desencorajado
pela aparente falha de sua demonstração, e pela recepção hostil, recolheu-se ao seu
consultório onde continuou a usar óxido nitroso, convencido do poder analgésico do
N2O. Assim, os dentistas começaram a perceber o sucesso do uso do N2O nas
extrações dentárias com redução da dor, mas a credibilidade de WELLS ficou abalada
no meio científico (BOBBIO, 1967). MORTON (1846) é considerado o criador da
anestesia, pois conseguiu fazer, pela primeira vez, uma demonstração para o corpo
médico do Hospital de Massachussets, aos 16 de Outubro de 1846 (NEDER, 2004).
ANDREWS (1868) sugeriu que quando o N2O era usado a 100%, o sangue não era
apropriadamente oxigenado. Para uma mistura não ser considerada hipóxica, deveria
ter no mínimo 20% de oxigênio. Estava, então, criada a teoria da mistura pré-dosada,
PAUL BERT desenvolveu o primeiro aparelho para administrar N2O e O2 ao paciente.
A partir daí, começou-se a utilizar o N2O com segurança (DUN-RUSSEL; ADAIR;
SAMS, et al., 1993).
Nomenclatura: Óxido Nitroso, Protóxido de azoto ou Monóxido de nitrogênio. Fórmula
Química: N2O Fórmula Estrutural: N---O---N O óxido nitroso é um gás incolor, não
irritante, com odor adocicado e sabor de noz agradável e suave. É um composto
inorgânico inerte, não explosivo, não inflamável, mas facilita a combustão de outras
substâncias. O borbulhamento do gás através da água não modifica o pH.
Farmacologicamente, é um gás anestésico geral de baixa potência e baixa
solubilidade no sangue, sendo muito utilizado porque, quando administrado por
inalação permite indução rápida, controle preciso da dose, e rápida eliminação por
expiração, uma vez que não é metabolizado no organismo. Não reage com outros
fármacos quando associados, mas impregna e difunde-se pelos tubos de borracha ou
plásticos do equipamento. Peso molecular: 44,02. Densidade absoluta: 0,8g/mL
(líquido a 0ºC) 1,98g/L (gás a temperatura e pressão padrões). Densidade Relativa ou
Peso específico: 1,527 (ar = 1,0). Calor específico: 0,20 cal/g. Calor Latente de
vaporização: 98,6 cal/g. Ponto de ebulição: -88,44ºC. Pressão de vapor: 1,0 atm (a 88,44ºC). Pressão crítica: 71,7 atm. Temperatura crítica: 36,5ºC. Concentração
alveolar mínima (MAC): 100% (vol) (COLLINS, 1978)
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2. O QUE É?
O óxido nitroso é um gás incolor, de fórmula química N2O, odor agradável,
sabor levemente adocicado, baixos pontos de fusão e ebulição, não inflamável, atóxico
e de baixa solubilidade.Essa substância também é conhecida como gás hilariante ou
gás do riso,por desencadear contrações musculares involuntárias no rosto de quem o
inala, levando a uma impressão de que se está rindo.Ao mesmo tempo, o gás também
confere um estado de prazer e felicidade, e exatamente por isso sua principal
aplicação é como agente anestésico nas áreas de Medicina e Odontologia. Para se ter
esse efeito anestésico, o paciente inala uma mistura de 70% de óxido nitroso e 30%
de oxigênio, que logo chega aos pulmões e alcança a corrente sanguínea. Com a
circulação do sangue, o gás atinge o sistema nervoso central e age no córtex cerebral,
região associada especialmente à sensação de ansiedade, produzindo um estado de
repouso e de tolerância à dor,Tal propriedade foi identificada pelo dentista americano
Horace Wells em 1844, ao observar o comportamento de pessoas que inalavam a
substância para obter essa sensação de prazer. O próprio Wells foi o primeiro paciente
a ser submetido a um procedimento sob o efeito do óxido nitroso. Com isso, essa
propriedade passou a ser difundida, o óxido nitroso foi o primeiro gás a ser aplicado na
Medicina e hoje é largamente utilizado nos Estados Unidos e na Europa,
principalmente.
Além do uso como anestésico, o óxido nitroso também é usado na indústria
automobilística, com a função de melhorar o desempenho do motor. Isso ocorre
porque, quando o gás é aquecido a aproximadamente 300 °C, é decomposto
em nitrogênio e oxigênio e, assim, quanto mais oxigênio disponível para a combustão,
mais potência o motor adquire. Para essa aplicação, é chamado de NOS(Nitrous
Oxide Systems).
Esse gás é, ainda, um dos vilões do aquecimento global, Ele é um subproduto de
processos de combustão, fertilização agrícola, tratamento de esgoto e atividades
industriais e é capaz de absorver uma quantidade muito elevada de energia, muito
mais até que o próprio CO2. Isso causa a destruição da camada de ozônio, que
protege a superfície terrestre contra a radiação ultravioleta.O óxido nitroso também é
um membro do grupo dos óxidos neutros (ou indiferentes), que são óxidos que não
reagem com água, nem com ácidos nem com bases.
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3.OBTENÇÃO
A desnitrificação e nitrificação são processos biogênicos que produzem N2O e
NO,Estes gases são importantes para a química da atmosfera, O N2O contribui para
o aquecimento global e para destruição do ozônio na estratosfera, A desnitrificação é
um
processo heterotrófico pelo
qual
muitos
gêneros
de
bactérias
(principalmente Pseudomonas) utilizam o carbono orgânico como fonte redutora e, na
ausência do O2, utilizam os óxidos de nitrogênio como aceptores de elétrons –
resultando na produção de N2O,NO e N2(Davidson,1991). A nitrificação é um processo
de oxidação biológica das formas redutíveis de nitrogênio (NH4+) resultando em NO2- e
NO3-. As bactérias nitrificantes podem obter energia desta oxidação (família
Nitribacteriaceae) ou utilizá-la como produto secundário de nitrificação heterotrófica.
A Quimiodesnitrificação é um processo abiogênico de autodecomposição do HNO2, e
da reação deste com grupos fenólicos da matéria orgânica do solo, resultando na
produção de NO e N2O. A ocorrência de quimiodesnitrificação é significativamente
maior quando o pH do solo é menor que 5. O controle da produção de N2O por
microrganismos desnitrificadores no solo é determinado pelo suprimento de nitrato,
CO
de
fácil
assimilação
e
status
de
O2 no
solo.
A
conversão
de florestas em pastagens aumenta a disponibilidade imediata de N no solo graças à
rápida
mineralização
provocada
pelo fogo,
por
ocasião
da
queima
da biomassa vegetal derrubada, embora parte do N seja perdido sob formas gasosas
durante a queima. Aparentemente, pastagens novas liberam quantidades significativas
de N2O, dependendo do referido aumento na disponibilidade de N para os
microrganismos desnitrificadores. Com o passar dos anos de exploração dessas
pastagens, há redução acentuada na disponibilidade de N no solo, conforme as
perdas excessivas por lixiviação, que ocorrem graças à quantidade de N disponível no
solo superar a demanda das plantas forrageiras. Como conseqüência, os fluxos de
N2O também decrescem com o tempo de exploração da pastagem,Também é
produzido
naturalmente
pelos
oceanos
e
pelas
florestas
tropicais.
Fontes
antropogênicas de óxido nitroso são: a produção de nylon, ácido nítrico, atividades
agrícolas, carros com três modos de conversão catalítica, queima de biomassa e a
queima de combustíveis fósseis,sendo que a maior fonte de renovação do óxido
nitroso são as reações fotolíticas (na presença de luz) na atmosfera.
A concentraçào global atmosférica de óxido nitroso no começo de 1993 era de
310ppbv (partes por bilhão por volume), por volta de 8% maior do que o nível da
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concentração durante o período que antecedeu a revolução industrial que era de
275ppbv.
4.IMPORTÂNCIA
O óxido nitroso foi o primeiro gás empregado na medicina, há pelo menos 150
anos,é extremamente seguro para uso medicinal por não ser inflamável, apresentar
baixa solubilidade, limitada depressão cardiorespiratória e toxicidade mínima ou
ausente.A principal aplicação do óxido nitroso é na anestesia geral balanceada, em
conjunto com outros agentes anestésicos inalatórios ou venosos. Ele potencializa os
efeitos positivos dos demais anestésicos, o que reduz os efeitos colaterais e o custo.
O óxido nitroso sempre é usado na forma gasosa, mas geralmente manuseado na
forma
líqüida
em
cilindros
de
alta
pressão
ou
tanques
criogênicos.
É comercializado comprimido em cilindros metálicos que são instalados no hospital e
se comunicam com a rede de distribuição através de redutores de pressão, registros e
mangueiras.
Na década de 1860, o óxido nitroso já era muito empregado na odontologia. Seu uso
na medicina, entretanto, só veio quando o médico americano Quincy Colton (18141898) se deparou com a descoberta na cadeira do seu dentista. Dessa forma o óxido
nitroso foi levado para além da odontologia e introduzido na Europa, numa das
viagens
de
Colton.
Naquela ocasião, altas concentrações de óxido nitroso eram empregadas sem a
certeza de quanto oxigênio estava presente na mistura. É possível que os efeitos do
óxido nitroso fossem, em certo grau, resultantes da hipoxia (falta de oxigênio).
Foi somente na segunda metade do século 19 que se descobriu que a mistura de
gases devia conter pelo menos 21% de oxigênio (em volume) para remover os riscos e
os
efeitos
colaterais
associados
à
inalação
do
gás.
Obstetrícia
No final século 19, os efeitos analgésicos do óxido nitroso ganharam diversas
aplicações na medicina. Em 1881, foi introduzido como um analgésico no parto.
Em 1911, foi descrita numa técnica analgésica na qual os próprios pacientes podiam
“controlar” a administração de uma mistura de óxido nitroso e ar durante o parto .
Em 1961, foi descrito pela primeira vez o uso médico de uma mistura de gases
consistindo de 50% de óxido nitroso e 50% doxigênio como analgésico durante o
parto.
Essa mistura de gases é estável no cilindro e tornou-se muito difundida,Dez anos
depois, a mistura 50:50 de óxido nitroso e oxigênio passou a ser usada também em
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ambulâncias.
Analgesia e sedação
Hoje, o óxido nitroso é um ingrediente tradicional na anestesia geral. É
também uma alternativa bem estabelecida para a analgesia e a sedação no parto, em
emergências
fora
do
hospital,
em
ambulâncias
e
na
odontologia.
Outro emprego do óxido nitroso que gerou interesse é a aplicação a procedimentos
endoscópicos, especialmente a endoscopia do cólon. Há diversas vantagens quando
se utiliza óxido nitroso na analgesia e na sedação,ele é um gás que age rapidamente,
é fácil de controlar e logo se dispersa depois que a inalação cessa.
A recuperação rápida dos pacientes é uma de suas principais vantagens,
principalmente naqueles submetidos a pequenas cirurgias ambulatoriais.
5.REAÇÃO E SÍNTESE DE OBTENÇÃO
A desnitrificação e nitrificação são processos biogênicos que produzem N2O
e NO. Estes gases são importantes para a química da atmosfera,pois o N2O contribui
para o aquecimento global e para destruição do ozônio na estratosfera. O NO afeta
regionalmente a química do ozônio na troposfera.
processo heterotrófico pelo
qual
muitos
A desnitrificação é um
gêneros
de
bactérias
(principalmente Pseudomonas) utilizam o carbono orgânico como fonte redutora e, na
ausência do O2, utilizam os óxidos de nitrogênio como aceptores de elétrons –
resultando na produção de N2O,NO e N2(Davidson,1991). A nitrificação é um processo
de oxidação biológica das formas redutíveis de nitrogênio (NH4+) resultando em NO2- e
NO3-. As bactérias nitrificantes podem obter energia desta oxidação (família
Nitribacteriaceae) ou utilizá-la como produto secundário de nitrificação heterotrófica.
A Quimiodesnitrificação é um processo abiogênico de autodecomposição do HNO2, e
da reação deste com grupos fenólicos da matéria orgânica do solo, resultando na
produção de NO e N2O. A ocorrência de quimiodesnitrificação é significativamente
maior quando o pH do solo é menor que 5. O controle da produção de N2O por
microrganismos desnitrificadores no solo é determinado pelo suprimento de nitrato,
CO de fácil assimilação e status de O2 no solo. Os microrganismos desnitrificadores
utilizam
o
N
na
condições anaeróbias.
forma
A
de nitrato como
conversão
aceptor
final
de elétrons sob
de florestas em pastagens aumenta
a
disponibilidade imediata de N no solo graças à rápida mineralização provocada
pelo fogo, por ocasião da queima da biomassa vegetal derrubada, embora parte do N
seja perdido sob formas gasosas durante a queima. Aparentemente, pastagens novas
liberam quantidades significativas de N2O, dependendo do referido aumento na
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disponibilidade de N para os microrganismos desnitrificadores. Com o passar dos anos
de exploração dessas pastagens, há redução acentuada na disponibilidade de N no
solo, conforme as perdas excessivas por lixiviação, que ocorrem graças à quantidade
de N disponível no solo superar a demanda das plantas forrageiras. Como
conseqüência, os fluxos de N2O também decrescem com o tempo de exploração da
pastagem.
6.PROCESSO INDUSTRIAL
O óxido nitroso é produzido industrialmente pelo aquecimento do nitrato de
amônia (NH4NO3) até cerca de 250ºC,quando ocorre
a dissociação química
O óxido nitroso assim produzido contém impurezas que são removidas. Inicialmente o
óxido nitroso impuro é levado em contra corrente com água. Saindo da lavagem, o gás
está praticamente à temperatura da água, passando às torres de purificação para
eliminação
dos
óxidos
de
nitrogênio
e
amônia,
indesejáveis.
O gás purificado é coletado em um balão e em seguida comprimido, seco e esfriado
em
reservatório
de
alta
pressãode
onde
é
transferido
aos
cilindros.
Devido ao fato do enchimento dos cilindros ocorrer com o gás no estado líquido, o
mesmo é feito por pesagem, isto é: o cilindro é colocado em uma balança que é
regulada para indicar e parar o enchimento quando a carga correta for atingida.
O óxido nitroso é muito conhecido, especialmente no meio automobilístico,
abreviadamente como nitro,(ou Nitrox) é bastante utilizado em motores a explosão
com o objetivo de se obter um aumento de desempenho.
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7.FLUXOGRAMA DO PROCESSO
8.INDÚSTRIAS PRODUTORAS
IBG,Linde Group
9.PRODUÇÃO ANUAL
Emissões naturais
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Fontes Humanas de Emissão de óxido nitroso
Emissões de óxido nitroso por milhões de toneladas métricas
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Emissões Globais de gases
10. CONCLUSÃO
Conclui-se que este composto é extremamente importante para os seres
humanos,sendo que ,se usarmos da maneira correta,teremos mais beneficios do que
prejuizos,levando em conta que a natureza já absorve uma parte do que é descartado
pelos seres humanos,o controle de emissão é essencial para preservação da camada
de ozônio.
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11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www3.epa.gov/climatechange/ghgemissions/gases/n2o.html
http://www.infoescola.com/quimica/oxido-nitroso/
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-o-gas-do-riso-age-no-corpo
http://guias.oxigenio.com/processo-criogenico-de-producao-de-gases
http://www.lindehealthcare.com.br/international/web/lg/br/likelglgtbrnopro.nsf/docbyalias/hwhnopro_pro
_production
http://www.saj.med.br/uploaded/File/artigos/Oxido%20Nitroso.pdf
http://www.floresta.ufpr.br/alias/lpf/public_html/efeitoestufa.html
http://www.grupoescolar.com/pesquisa/oxido-nitroso.html
BRAZ-FILHO, R.; OLIVEIRA, M. F., LEMOS, T. L.G.; DE MATTOS, M. C.; SEGUNDO,
T. A.; SANTIAGO, G. M. P.(2002) New enamine derivatives of lapachol and biological
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