Τι είναι η σύνθεση αμμωνίας;
Η σύνθεση αμμωνίας είναι η παραγωγή αμμωνίας από το συνδυασμό αερίων υδρογόνου και αζώτου.Το μεγαλύτερο μέρος της παραγόμενης αμμωνίας χρησιμοποιείται ως λίπασμα, αν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για άλλους σκοπούς, όπως η παραγωγή εκρηκτικών.Η διαδικασία αναπτύχθηκε στη Γερμανία στις αρχές της δεκαετίας του 1900.
Η ατμόσφαιρα είναι γεμάτη αέριο αζώτου, αλλά είναι μη αντιδραστικό και γενικά δεν συνδυάζεται με άλλα στοιχεία.Η βασική στρατηγική για την κατασκευή αμμωνίας, NH 3 , είναι να συνδυάσει το αέριο υδρογόνου, H 2 , με αέριο αζώτου, n 2 , σε υψηλή θερμοκρασία και υπό υψηλή πίεση.Χημικά, αυτή είναι μια δύσκολη αντίδραση, οπότε απαιτεί από έναν παράγοντα να επιταχύνει τη διαδικασία.
Ο καταλύτης είναι μια ένωση που κάνει μια αντίδραση να προχωρήσει πιο γρήγορα.Στη σύνθεση αμμωνίας, ο χρησιμοποιούμενος καταλύτης είναι γενικά σίδηρος.Ο τύπος του χρησιμοποιούμενου σιδήρου είναι Μειωμένο μεταλλεύμα μαγνητίτη .Υπάρχουν και άλλες χημικές ουσίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες, αλλά ο σίδηρος είναι το πιο συνηθισμένο.
Η πηγή του αερίου υδρογόνου είναι συνήθως φυσικό αέριο, επίσης γνωστό ως μεθάνιο, CH 4 .Αυτό περιγράφει τη βασική διαδικασία της σύνθεσης αμμωνίας.Πολλά άλλα βήματα λαμβάνουν χώρα σε ένα εργοστάσιο σύνθεσης αμμωνίας.Οι ενώσεις θείου απομακρύνονται αρχικά από το φυσικό αέριο αντιδρώντας με οξείδιο του ψευδαργύρου, το οποίο μετασχηματίζεται σε σουλφίδιο ψευδαργύρου.Αυτό αφήνει το ελεύθερο μεθάνιο, το οποίο διέρχεται από αρκετούς περισσότερους μετασχηματισμούς για να παράγει αέριο υδρογόνου.
Η χρησιμοποιούμενη θερμοκρασία είναι περίπου 1482 deg.F (400 deg, γ).Η χρησιμοποιούμενη πίεση είναι μικρότερη από ό, τι είναι βέλτιστη για την αντίδραση.Για λόγους ασφαλείας χρησιμοποιείται πίεση περίπου 200 ατμόσφαιρων (ATM).Η απόδοση είναι περίπου 10-20% υπό αυτές τις συνθήκες.Καθώς το μείγμα αφήνει τον αντιδραστήρα, ψύχεται, έτσι ώστε η αμμωνία να γίνει υγρό.Η θερμότητα συλλαμβάνεται και επαναχρησιμοποιείται για να θερμαίνει τα εισερχόμενα αέρια.
Αυτή η μέθοδος σύνθεσης αμμωνίας είναι γνωστή ως η διαδικασία Haber , επειδή δημιουργήθηκε από τον γερμανικό χημικό Fritz Haber, ο οποίος ανέπτυξε τις συνθήκες για τη χημική αντίδραση.Το ανέπτυξε κατά τη διάρκεια της έλλειψης λιπασμάτων που περιέχουν άζωτο στις αρχές της δεκαετίας του 1900 και επειδή η Γερμανία χρειάστηκε εκρηκτικά για τον Α 'Παγκόσμιο Πόλεμο Ι. Σήμερα, η αμμωνία παράγεται σε μεγάλη κλίμακα σε όλο τον κόσμο.
Ένας εναλλακτικός τρόπος για να γίνει το υδρογόνο για τοΗ αντίδραση είναι μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού.Η ηλεκτρόλυση χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να διασπάσει τις ενώσεις.Σε αυτή την περίπτωση, το νερό χωρίζεται σε υδρογόνο και οξυγόνο.Αυτό έγινε σε συνδυασμό με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από υδροηλεκτρικά φυτά.Ήδη από το 1911, η ηλεκτρόλυση του νερού έχει χρησιμοποιηθεί για την παροχή υδρογόνου για τη σύνθεση της αμμωνίας.
Μερικοί μικροοργανισμοί είναι σε θέση να χρησιμοποιούν αέριο αζώτου από τον αέρα για να παράγουν αμμωνία.Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σταθεροποίηση αζώτου .Σε αυτή την περίπτωση οι καταλύτες είναι πολύπλοκα ένζυμα γνωστά ως αζώτες .Τα βακτήρια που εκτελούν αυτή τη διαδικασία ζουν στις ρίζες των όσπριων, όπως τα φυτά μπιζελιού.Η σταθεροποίηση του αζώτου έχει βελτιώσει σημαντικά τη θρεπτική κατάσταση πολλών εδαφών.