la síntesis del amoníaco, también denominada síntesis de Haber-Bosch, se refiere a un proceso hoy ampliamente empleado en escala industrial donde los parámetros que interfieren en la reacción química entre nitrógeno e hidrógeno son idealmente ajustados para maximizar la síntesis del amoníaco.
es una reacción catalizada con el hierro (ferrita catalítica, finamente dividido apoyado en óxido ferroso), en las condiciones de 200 atmósferas de presión en el rango de temperatura de 400 a 500 °C.,:
N 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) ↽ − − ⇀ 2 NH 3 ( g ) {\displaystyle {\ce {N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}}} 
O processo foi desenvolvido laboratorialmente por Fritz Haber em 1908 e desenvolvido industrialmente por Carl Bosch entre 1912 e 1913. Foi usado pela primeira vez, à escala industrial, na Alemanha durante a Primeira Guerra Mundial., Para la producción de municiones, los alemanes dependían del nitrato de sodio importado de Chile, que era insuficiente e incierto. Dadas entre otros las embestidas de los aliados contra las rutas marítimas de transporte de la materia prima, los alemanes pasaron a utilizar prontamente el proceso de Haber para la producción de amoníaco. El amoniaco producido se oxidaba para la producción de ácido nítrico por el proceso Ostwald y se utilizaba para la producción de explosivos de Nitrógeno/Nitrógeno utilizados en la producción de municiones.,
Para la producción de amoniaco, nitrógeno/nitrógeno se obtiene del aire y el hidrógeno, como resultado de la reacción entre el agua y el gas natural:
CH 4 ( g ) + H 2 O ( l ) ⟶ CO ( g ) + 3 H 2 ( g)) {\displaystyle {\ce {CH4(g) + H2O(l) -> CO(g) + 3H2(g)}}}
La reacción que se muestra en los días de hoy en día es muy importante para la producción de fertilizantes, y las estimaciones indican que más de un tercio de la población mundial (alrededor de un 40 por ciento se debe a sus alimentos directamente en el proceso., El punto vital radica en el hecho de que, aunque el aire contiene alrededor del 78% de nitrógeno en su composición, el también llamado nitrógeno en su forma simple es prácticamente no reactivo en condiciones normales, en muy parecido a un gas noble en tales condiciones. La producción de compuestos nitrogenados en procesos naturales y su inserción entre otros en la cadena alimentaria depende básicamente de bacterias fijadoras de nitrógeno, estas generalmente encontradas, por ejemplo, en las raíces de leguminosas como el frijol., La obtención de tales compuestos en proporciones hoy mundialmente demandadas sería inviable sin embargo si se mantiene la dependencia de explotación de fuentes naturales, tanto para la confección de explosivos, como para uso en fertilizantes propiamente dicho.
la reacción entre nitrógeno e hidrógeno es reversible, por lo tanto, el rendimiento en la producción de amoníaco depende de algunas condiciones:
Temperatura: la formación de amoníaco es un proceso exotérmico, es decir, ocurre con la liberación de calor., Siendo así, bajas temperaturas favorecen la producción del NH3 y el incremento de la temperatura tiende a desplazar el equilibrio de la reacción en sentido inverso, de acuerdo con el principio de Le Chatelier. Por otro lado, la reducción de la temperatura disminuye la velocidad de la reacción, por lo que una temperatura intermedia es la ideal para favorecer el proceso. Los experimentos han demostrado que la temperatura óptima es de 450 °C.
Presión: la elevación de la presión favorece la formación del amoníaco ya que en el proceso se produce una disminución en el volumen (debido a la disminución en el número de moléculas)., Por lo tanto, el incremento de la presión aumenta el rendimiento de formación del producto, pero, por otro lado, este incremento debe ser económicamente viable, es decir, no debe hacer que los costes de producción sean demasiado elevados. La presión considerada técnicamente y económicamente viable es de 200 atmósferas.
catalizador: el catalizador no afecta el equilibrio sin embargo, acelera la velocidad de reacción para alcanzar el equilibrio. La adición de un catalizador permite que el proceso se desarrolle favorablemente a temperaturas más bajas., Al principio, para la reacción de síntesis de amoníaco a través del proceso de Haber-Bosch, se utilizó osmio y uranio como catalizadores, considerados catalizadores de primera generación. Actualmente, se utilizan de manera extensiva los catalizadores de segunda generación que incluyen soporte (óxido ferroso, carbono, óx de magnesio, alúmina, zeolitas, espinela y nitruro de boro) promotores del aumento del área superficial y facilitadores de difusión, siendo la ferrita catalítica aún la más empleada (α-Fe).,
en la industria, el hierro catalítico es preparado por la exposición de la magnetita, un óxido de hierro, al hidrógeno calentado. La magnetita se reduce a hierro metálico con la eliminación del oxígeno en el proceso.
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