• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Metoda Habera i Boscha

    Przeczytaj także...
    Reakcja syntezy (reakcja tworzenia) – reakcja chemiczna, w wyniku której z prostych substratów powstają bardziej złożone produkty.Tlenek wapnia (wapno palone), CaO – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków zasadowych zawierający wapń na II stopniu utlenienia.
    Wiązanie azotu cząsteczkowego — zjawisko włączania atomów azotu pochodzących z cząsteczek tego pierwiastka (N2) w związki chemiczne. Azot cząsteczkowy jest stosunkowo słabo reaktywną jego postacią i jako gaz stanowi większość ziemskiej atmosfery. Nawet w wodzie większość azotu to rozpuszczony azot cząsteczkowy. Z drugiej strony, ma istotne znaczenie biologiczne, gdyż jako makroelement wchodzi w skład aminokwasów i nukleozydów oraz ich pochodnych, takich jak polipeptydy, białka, kwasy nukleinowe, ATP, NAD i in., a także chityny i innych związków (oraz metabolitów tych związków). Wiązanie azotu jest niezbędnym etapem biogeochemicznego cyklu azotu, dzięki któremu może on przejść z atmosfery do hydrosfery i litosfery, a przede wszystkim biosfery.

    Metoda Habera i Boschaproces technologiczny syntezy amoniaku z pierwiastków, tj. azotu i wodoru: N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) + 91,88 kJ

    Metoda bezpośredniej syntezy amoniaku z wodoru i azotu została odkryta przez niemieckiego fizykochemika, Fritza Habera. Otrzymał on za to, w 1918 roku, Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Odkrycie umożliwiło wytworzenie amoniaku na skalę przemysłową, przy użyciu katalizatorów i wysokiego ciśnienia, metodą ekonomicznie opłacalną. Metoda została wykorzystana na dużą skalę przez Carla Boscha, chemika przemysłowego, który otrzymał Nagrodę Nobla w 1931 roku, wspólnie z Friedrichem Bergiusem za badania nad reakcjami prowadzonymi w wysokich ciśnieniach. Jednym z dwóch pionierskich zakładów produkujących przemysłowo amoniak tą metodą były Zakłady Azotowe w Chorzowie.

    Magnetyt – minerał z gromady tlenków, zaliczany do grupy spineli (żelazowych). Należy do minerałów bardzo pospolitych i wyjątkowo szeroko rozpowszechnionych.Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii – laureaci nagrody przyznawanej corocznie osobom (1–3 rocznie), które dokonały odkrycia naukowego lub wynalazku w dziedzinie chemii (jednej z pięciu różnych dziedzin), wyświadczając tym największe dobrodziejstwo ludzkości; kryterium oceny osiągnięć kandydatów do Nagrody Nobla sformułował Alfred Nobel (1833–1896) w swoim testamencie. Fundusz nagród pochodzi z odsetek od majątku fundatora, którym zarządza Fundacja Nobla. Decyzje w sprawach wyróżnień podejmuje Królewska Szwedzka Akademia Nauk, zgodnie ze ściśle opisaną procedurą. Ceremonie wręczania nagród odbywają się od roku 1901, 10 grudnia kolejnych lat, co jest uhonorowaniem rocznicy śmierci fundatora (10 grudnia 1896).

    Znaczenie[]

    Współcześnie ocenia się, że nawozy azotowe produkowane przy użyciu tej metody odpowiedzialne są za produkcję żywności, która utrzymuje przy życiu ok. jednej trzeciej ludzkości. Według innej oceny, połowa białek ciała ludzkiego zawiera azot pochodzący z nawozów otrzymanych tą metodą (źródłem reszty jest azot związany przez bakterie). Metoda ta jest także szeroko wykorzystywana do produkcji materiałów wybuchowych (zobacz azotan amonu).

    Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 7, niemetal z grupy 15 (azotowców) układu okresowego. Stabilnymi izotopami azotu są N i N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości), a jego zawartość w litosferze Ziemi wynosi 50 ppm. Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotyny oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka, alkaloidy i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).Chemia fizyczna, fizykochemia – jeden z głównych działów chemii zajmujący się poznaniem zjawisk fizycznych występujących w trakcie i na skutek przemian (reakcji) chemicznych. Chemia fizyczna zajmuje się także własnościami fizycznymi związków chemicznych wynikającymi bezpośrednio z ich struktury chemicznej. Ze względu na najwyższy spośród głównych działów chemii stopień użycia metod matematycznych jest też działem najbliższym fizyce. Zob. też fizyka chemiczna.

    Proces otrzymywania[]

    Proces przebiega w trzech etapach:

    1. azot i wodór trafiają do sprężarki, gdzie osiągają ciśnienie kilkuset atmosfer,
    2. gazy reagują w konwertorze zawierającym katalizator (metaliczne żelazo z dodatkiem promotorów),
    3. gazy wypływające z konwertora są oziębiane do temperatury −50°C; celem tej operacji jest wykroplenie amoniaku z poreakcyjnej mieszaniny gazów – nieprzereagowany azot i wodór pozostają w tych warunkach w fazie gazowej.

    Im niższa jest temperatura i wyższe ciśnienie, tym większa równowagowa zawartość amoniaku w mieszaninie. Obniżanie temperatury powoduje jednak spadek szybkości tworzenia się amoniaku, niezbędne jest zatem znalezienie optymalnej temperatury, przy której uzyskuje się akceptowalną szybkość tworzenia amoniaku oraz wydajność tej reakcji. W praktyce przemysłowej reakcja ta jest przeprowadzana przy ciśnieniu zawierającym się w przedziale od 200 do 400 atmosfer oraz temperatur wahających się pomiędzy 400 a 650 °C.

    Skraplanie lub kondensacja – zjawisko zmiany stanu skupienia, przejścia substancji z fazy gazowej w fazę ciekłą. Przeciwieństwo parowania.Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, niemetal z bloku s układu okresowego. Jego izotop, prot, jest najprostszym możliwym atomem, zbudowanym z jednego protonu i jednego elektronu.

    Katalizator[]

    Katalizatorem tej reakcji jest Fe, które pochodzi z magnetytu. Magnetyt stapia się z promotorami w temperaturze 1600 °C, odlewa, chłodzi i rozdrabnia na granulki (3–8 mm)

    Aby zwiększyć skuteczność działania katalizatora dodaje się do niego:

  • K2O – który zmniejsza wrażliwość na zatrucia związkami siarki, ale zwiększa wrażliwość na zatrucia związkami tlenu
  • CaO – zwiększa odporność na przegrzanie oraz wrażliwość na zatrucie związkami siarki i chloru, gdy część CaO zastąpi się MgO wzrasta aktywność
  • Al2O3 – stabilizuje porowatą strukturę, zwiększa powierzchnię i przeciwdziała nadtapianiu się w miejscach aktywnych
  • SiO2 – stabilizuje porowatą strukturę.
  • Przypisy

    1. David W. Wolfe, "Tales from the underground a natural history of subterranean life", Perseus, Cambridge, Massatschussets, 2001, isbn 0738201286
    2. BBC: Discovery - Can Chemistry Save The World? - 2. Fixing the Nitrogen Fix
    Żelazo (Fe, łac. ferrum) – metal z VIII grupy pobocznej o dużym znaczeniu gospodarczym, znane od czasów starożytnych.Friedrich Bergius (ur. 11 października 1884 w obecnej dzielnicy Wrocławia, Złotnikach zm. 30 marca 1949 w Buenos Aires) – niemiecki chemik, profesor uniwersytetu w Hanowerze, Essen i Heidelbergu. Badał sposoby wysokociśnieniowego uwodorniania węgla (brunatnego i kamiennego) do węglowodorów ciekłych – benzyny syntetycznej (metoda Bergiusa), scukrzaniem drewna (hydroliza celulozy), opracowanie metody otrzymywania fenolu z chlorobenzenu oraz glikolu z etylenu. W 1931 zdobył wraz z Carlem Boschem Nagrodę Nobla z dziedziny chemii, za wkład w wynalezienie i rozwój chemicznych metod wysokociśnieniowych. Jest zasłużony dla Wrocławia.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Fritz Haber (ur. 9 grudnia 1868 we Wrocławiu, zm. 29 stycznia 1934 w Bazylei) – chemik niemiecki pochodzenia żydowskiego, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1918 roku za syntezę amoniaku z azotu i wodoru.
    Materiał wybuchowy – pojedynczy związek chemiczny lub mieszanina kilku związków chemicznych, która jest zdolna w odpowiednich warunkach do gwałtownej reakcji chemicznej o charakterze egzotermicznym, której towarzyszy wydzielenie wielkiej ilości produktów gazowych w postaci wybuchu (detonacji lub deflagracji).
    Chlor, Cl (łac. chlorum, od stgr. χλωρός „chloros” - „zielonożółty”) − pierwiastek chemiczny z grupy fluorowców, niemetal o liczbie atomowej 17.
    Proces technologiczny – uporządkowany ilościowo i jakościowo zbiór czynności zmieniających własności fizyczne (kształt, wielkość), formę występowania lub własności chemiczne określonej substancji (materiału). Proces technologiczny razem z czynnościami pomocniczymi (przemieszczanie materiału) stanowią proces produkcyjny, w wyniku którego otrzymywany jest produkt.
    Tlenek magnezu (magnezja palona), MgO – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków zasadowych zawierający magnez na II stopniu utlenienia.
    Wydajność reakcji chemicznej – stosunek masy produktu otrzymanego w wyniku reakcji chemicznej do teoretycznej jego masy obliczonego na podstawie współczynników stechiometrycznych równania tej reakcji i ilości użytych substratów.
    Tritlenek diglinu (nazwa Stocka: tlenek glinu(III), pot. tlenek glinu), Al2O3 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym glin występuje na III stopniu utlenienia. Występuje w wielu odmianach polimorficznych, z których najważniejsze to:

    Reklama