la synthèse d’ammoniac, également appelée synthèse Haber-Bosch, désigne un procédé aujourd’hui largement utilisé à l’échelle industrielle où les paramètres qui interfèrent avec la réaction chimique entre l’azote et l’hydrogène sont idéalement ajustés afin de maximiser la synthèse d’ammoniac.
est une réaction catalysée avec le fer (ferrite catalytique, finement divisé supporté en oxyde ferreux), dans des conditions de 200 atmosphères de pression dans la plage de température de 400 à 500 °C.,:
N 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) ↽ − − ⇀ 2 NH 3 ( g ) {\displaystyle {\ce {N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}}} 
O processo foi développé laboratorialmente par Fritz Haber em 1908 et développé industriellement par Carl Bosch, entre 1912 et 1913. Il a été utilisé pour la première fois, à l’échelle industrielle, en Allemagne pendant la Première Guerre mondiale., Pour la production de munitions, les Allemands dépendaient du nitrate de sodium importé du Chili, ce qui était insuffisant et incertain. Compte tenu, entre autres, des attaques alliées contre les routes maritimes de la matière première, les Allemands ont commencé à utiliser facilement le processus Haber pour la production d’ammoniac. L’ammoniac (ammoniac) produit a été oxydé pour la production d’acide nitrique par le procédé Ostwald et utilisé pour la production d’explosifs azotés/azotés, utilisés dans la production de munitions.,
pour la production d’ammoniac de l’azote à l’azote est obtenu à partir de l’air, et de l’hydrogène, à la suite de la réaction entre l’eau et le gaz naturel sont:
CH 4 ( g ) + H 2 O ( l) CO CO ( g ) + 3 H 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {CH4(g) + H2O(l)- > CO(g) + 3H2(g)}}}
la réaction nous est montrée aujourd’hui, ce qui est extrêmement important pour la production de L’engrais, Et il a été estimé que plus d’un tiers de la population mondiale (environ 40%) devrait être votre nourriture directement dans le processus., Le point vital réside dans le fait que, bien que l’air contienne environ 78% d’azote dans sa composition, l’azote également appelé sous sa forme simple est pratiquement non réactif dans des conditions normales, ressemblant beaucoup à un gaz noble dans de telles conditions. La production de composés azotés dans les processus naturels et leur insertion entre autres dans la chaîne alimentaire dépend essentiellement des bactéries fixatrices d’azote, celles-ci se trouvent généralement, par exemple, dans les racines de légumineuses telles que les haricots., L’obtention de tels composés dans les proportions actuellement demandées dans le monde entier ne serait cependant pas pratique si la dépendance de l’exploitation des sources naturelles était maintenue, soit pour la fabrication d’explosifs, soit pour l’utilisation dans les engrais eux-mêmes.
la réaction entre l’azote et l’hydrogène est réversible, par conséquent, le rendement dans la production d’ammoniac dépend de certaines conditions:
température: la formation d’ammoniac est un processus exothermique, c’est-à-dire qu’elle se produit avec le dégagement de chaleur., Ainsi, les basses températures favorisent la production de NH3 et l’augmentation de la température tend à décaler l’équilibre de la réaction dans le sens opposé, selon le principe de Le Chatelier. D’autre part, la réduction de la température diminue, la vitesse de la réaction, de sorte qu’une température intermédiaire est idéal pour favoriser le processus. Des expériences ont montré que la température optimale est de 450 °C.
pression: l’augmentation de la pression favorise la formation d’ammoniac car dans le processus il y a une diminution de volume (due à une diminution du nombre de molécules)., Ainsi, l’augmentation de la pression augmente le rendement de la formation du produit, mais d’un autre côté, cette augmentation doit être économiquement réalisable, c’est-à-dire qu’elle ne doit pas rendre les coûts de production trop élevés. La pression considérée techniquement et économiquement réalisable est de 200 atmosphères.
catalyseur: le catalyseur n’affecte pas l’équilibre, mais accélère la vitesse de réaction pour atteindre l’équilibre. L’ajout d’un catalyseur permet au processus de se développer favorablement à des températures inférieures., Au début, pour la réaction de synthèse de l’ammoniac via le procédé Haber-Bosch, l’osmium et l’uranium ont été utilisés comme catalyseurs, considérés comme des catalyseurs de première génération. Actuellement, les catalyseurs de deuxième génération sont largement utilisés qui comprennent un support (oxyde ferreux, carbone, oxydes de magnésium, alumine, zéolites, spinelle et nitrure de bore) favorisant l’augmentation de la surface et facilitant la diffusion, étant la ferrite catalytique encore la plus utilisée (α-Fe).,
dans l’industrie, le fer catalytique est préparé par exposition de magnétite, un oxyde de fer, à de l’hydrogène chauffé. La magnétite est réduite en fer métallique avec l’élimination de l’oxygène dans le processus.
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