pro syntézu čpavku, také se nazývá Haber-Bosch syntézu, se odkazuje na proces, dnes široce využívána v průmyslovém měřítku, kde parametry, které interferují s chemickou reakci mezi dusíkem a vodíkem, jsou v ideálním případě upravit tak, aby maximalizovat syntézy amoniaku.
je katalyzovaná reakce se železem (katalytický ferit, jemně rozdělený na oxid železnatý), za podmínek 200 tlakových atmosfér v teplotním rozmezí 400 až 500 °C.,:
N 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) ↽ − − ⇀ 2 NH 3 ( g ) {\displaystyle {\ce {N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}}} 
O processo foi vyvinutý laboratorialmente Fritz Haber em 1908 a rozvinutý průmyslově Carl Bosch, v letech 1912 a 1913. Poprvé byl použit v průmyslovém měřítku v Německu během první světové války., Pro výrobu munice Němci záviseli na dusičnanu sodného dovezeném z Chile, což bylo nedostatečné a nejisté. Dána, mimo jiné, spojenecké útoky proti lodní trasy suroviny, začali Němci snadno použít Haberův proces pro výrobu čpavku. Produkovaný amoniak (amoniak) byl oxidován pro výrobu kyseliny dusičné procesem Ostwald a tento byl použit pro výrobu dusíkatých/dusíkatých výbušnin, používaných při výrobě střeliva.,
Pro výrobu amoniaku z dusíku na dusík získaný ze vzduchu a vodíku, jako výsledek reakce mezi vodou a zemního plynu jsou:
CH 4 ( g ) + H 2 O ( l ) ⟶ CO ( g ) + 3 H 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {CH4(g) + H2O(l) -> CO(g) + 3H2(g)}}}
reakce je znázorněna na nás dnes, což je velmi důležité pro výrobu hnojiv, a to bylo odhadoval, že více než jedna třetina světové populace (cca 40%), by měla být vaše jídlo přímo v procesu., Zásadní bod spočívá v tom, že i když vzduch obsahuje asi 78% dusík v jeho složení, také volal dusíku ve své jednoduché formě je prakticky non-reaktivní za normálních podmínek, v hodně připomínající vzácných plynů v takových podmínkách. Produkce sloučenin dusíku do přírodních procesů a jejich začlenění mezi ostatní v potravinovém řetězci v podstatě závisí na dusíku stanovení bakterie, tyto obvykle nalézt, například, v kořenech luštěnin, jako jsou fazole., Získání takové sloučeniny v poměrech, které v současné době požadovali po celém světě by bylo nepraktické, nicméně, pokud závislost využívání přírodních zdrojů byla zachována, a to buď pro výrobu výbušnin nebo pro použití v hnojivech sám.
reakce mezi dusíkem a vodíkem je reverzibilní, tedy, že výnos produkce amoniaku závisí na některé podmínky:
teplota: tvorba amoniaku je exotermický proces, to znamená, že se vyskytuje s uvolňování tepla., Tak, nízké teploty upřednostňují produkci NH3 a zvýšení teploty má tendenci k posunu rovnováhy reakce v opačném směru, podle Le Chatelier princip. Na druhé straně snížení teploty snižuje rychlost reakce, takže střední teplota je ideální pro upřednostnění procesu. Experimenty ukázaly, že optimální teplota je 450 °C.
tlak: zvýšení tlaku podporuje tvorbu amoniaku, protože v tomto procesu je snížení objemu (v důsledku poklesu počtu molekul)., Zvýšení tlaku tedy zvyšuje výtěžnost tvorby produktu, ale na druhé straně musí být toto zvýšení ekonomicky proveditelné, to znamená, že nesmí způsobit příliš vysoké výrobní náklady. Tlak považovaný za technicky a ekonomicky proveditelný je 200 atmosfér.katalyzátor
: katalyzátor neovlivňuje rovnováhu, ale urychluje rychlost reakce k dosažení rovnováhy. Přidání katalyzátoru umožňuje, aby se proces vyvíjel příznivě při nižších teplotách., Na začátku, pro syntetickou reakci amoniaku procesem Haber-Bosch, osmium a uran byly použity jako katalyzátory, považované za katalyzátory první generace. V současné době, druhá generace katalyzátorů jsou široce používány, které obsahují podporu (železnatý oxid, uhlík, oxidy hořčíku, oxid hlinitý, zeolity, spinel a nitridu boru) podpora zvýšení povrchové plochy a usnadnění difúze, že katalytické feritové stále nejvíce používá (α-Fe).,
v průmyslu se katalytické železo připravuje působením magnetitu, oxidu železa, na zahřátý vodík. Magnetit je redukován na kovové železo s eliminací kyslíku v procesu.
Leave a Reply