ammoniaksyntes, även kallad haber-Bosch synthesis, hänvisar till en process som idag används i stor utsträckning i industriell skala där parametrarna som stör den kemiska reaktionen mellan kväve och väte är idealiskt justerade för att maximera ammoniaksyntesen.
är en katalyserad reaktion med järn (katalytisk ferrit, finfördelad stödd i järnoxid), under förhållanden av 200 tryckatmosfärer i temperaturområdet 400 till 500 °C.,:
N 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) ↽ − − ⇀ 2 NH 3 ( g ) {\displaystyle {\ce {N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}}} 
O processo foi utvecklat laboratorialmente av Fritz Haber em 1908 och utvecklas industriellt genom Carl Bosch, mellan 1912 och 1913. Den användes först i industriell skala i Tyskland under första världskriget., För produktion av ammunition berodde tyskarna på natriumnitrat importerat från Chile, vilket var otillräckligt och osäkert. Med tanke på bland annat de allierade attackerna mot råmaterialets fraktvägar började tyskarna lätt använda Haber-processen för produktion av ammoniak. Ammoniak (ammoniak) som produceras oxiderades för produktion av salpetersyra genom Ostwald-processen och detta används för produktion av kväve/kväve sprängämnen, som används vid framställning av ammunition.,
för framställning av ammoniak från kväve till kväve erhålls från luft och väte, som ett resultat av reaktionen mellan vatten och naturgas är:
CH 4 ( g ) + H 2 o ( l) co ( g ) + 3 H 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {CH4(g) + H2O(l)- > CO(g) + 3H2(g)}}}
reaktionen visas för oss idag, vilket är extremt viktigt för gödselproduktionen, och det har uppskattats att mer än en tredjedel av världens befolkning (cirka 40%) borde vara din mat direkt i processen., Den viktiga punkten ligger i det faktum att även om luften innehåller ca 78% kväve i dess sammansättning, är det också kallade kväve i sin enkla form praktiskt taget icke-reaktivt under normala förhållanden, i mycket som liknar en ädelgas under sådana förhållanden. Produktionen av kväveföreningar i naturliga processer och deras införande bland annat i livsmedelskedjan beror i grunden på kvävefixerande bakterier, som vanligtvis finns, till exempel i rötterna av baljväxter som bönor., Att erhålla sådana föreningar i proportioner som för närvarande efterfrågas över hela världen skulle dock vara opraktiskt om beroendet av utnyttjande av naturliga källor, antingen för tillverkning av sprängämnen eller för användning i gödselmedel i sig, upprätthölls.
reaktionen mellan kväve och väte är reversibel, därför beror utbytet vid framställning av ammoniak på vissa villkor:
temperatur: bildandet av ammoniak är en exoterm process, det vill säga det sker med värmeutsläpp., Således gynnar låga temperaturer produktionen av NH3 och temperaturökningen tenderar att flytta jämvikten i reaktionen i motsatt riktning, enligt Le Chatelier-principen. Å andra sidan minskar temperaturminskningen reaktionshastigheten, så en mellanliggande temperatur är den idealiska för att gynna processen. Experiment har visat att den optimala temperaturen är 450 ° C.
Tryck: ökningen av trycket gynnar bildandet av ammoniak eftersom det i processen finns en minskning av volymen (på grund av en minskning av antalet molekyler)., Således ökar trycket utbytet av produktbildning, men å andra sidan måste denna ökning vara ekonomiskt genomförbar, det vill säga det får inte göra produktionskostnaderna för höga. Trycket som anses tekniskt och ekonomiskt genomförbart är 200 atmosfärer.
katalysator: katalysatorn påverkar inte jämvikten utan accelererar reaktionshastigheten för att uppnå jämvikt. Tillsatsen av en katalysator gör att processen kan utvecklas positivt vid lägre temperaturer., I början, för syntesreaktionen av ammoniak via Haber-Bosch-processen, användes osmium och uran som katalysatorer, betraktade första generationens katalysatorer. För närvarande används andra generationens katalysatorer i stor utsträckning som inkluderar stöd (järnoxid, kol, magnesiumoxider, aluminiumoxid, zeoliter, spinell och bornitrid) som främjar ökningen av ytarean och underlättar diffusion, som är den katalytiska ferriten fortfarande den mest använda (α-Fe).,
inom industrin framställs katalytiskt järn genom exponering av magnetit, en järnoxid, för uppvärmt väte. Magnetit reduceras till metalliskt järn med eliminering av syre i processen.
Leave a Reply