Cos'è la sintesi di ammoniaca?
La sintesi di ammoniaca è la produzione di ammoniaca dalla combinazione di gas idrogeno e azoto.La maggior parte dell'ammoniaca prodotta è usata come fertilizzante, sebbene possa essere utilizzata per altri scopi, come fare esplosivi.Il processo è stato sviluppato in Germania nei primi anni del 1900.
L'atmosfera è piena di gas azoto, ma non è reattiva e generalmente non si combina con altri elementi.La strategia di base per produrre ammoniaca, NH 3 , è quella di combinare gas idrogeno, H 2 , con gas azoto, N 2 , ad alta temperatura e ad alta pressione.Chimicamente, questa è una reazione difficile, quindi richiede a un agente di accelerare il processo.
Un catalizzatore è un composto che fa procedere una reazione più rapidamente.Nella sintesi di ammoniaca, il catalizzatore utilizzato è generalmente ferro.Il tipo di ferro utilizzato è ridotto minerale di magnetite .Esistono altri prodotti chimici che possono essere usati come catalizzatori, ma il ferro è il più comune.
La fonte del gas idrogeno è generalmente di gas naturale, noto anche come metano, ch 4 .Questo descrive il processo di base della sintesi di ammoniaca.Molti altri passi si svolgono in una pianta di sintesi di ammoniaca.I composti di zolfo vengono prima rimossi dal gas naturale reagendo con ossido di zinco, che si trasforma in solfuro di zinco.Questo lascia metano libero, che attraversa diverse altre trasformazioni per generare gas idrogeno.
La temperatura utilizzata è di circa 1482 e deg;F (400 deg; C).La pressione utilizzata è inferiore a ciò che è ottimale per la reazione.Per motivi di sicurezza, viene utilizzata una pressione di circa 200 atmosfere (ATM).La resa è di circa il 10-20% in queste condizioni.Mentre la miscela lascia il reattore, viene raffreddata, in modo che l'ammoniaca diventi liquida.Il calore viene catturato e riutilizzato per riscaldare i gas in arrivo. Questo metodo di sintesi di ammoniaca è noto come processoHaber , perché è stato creato dal chimico tedesco Fritz Haber, che ha sviluppato le condizioni per la reazione chimica.Lo ha sviluppato durante una carenza di fertilizzanti contenenti azoto nei primi anni del 1900 e poiché la Germania aveva bisogno di esplosivi per la prima guerra mondiale. Attualmente l'ammoniaca è prodotta su larga scala in tutto il mondo.
Un modo alternativo per creare l'idrogeno per ilLa reazione è attraverso l'elettrolisi dell'acqua.L'elettrolisi utilizza l'elettricità per abbattere i composti.In questo caso, l'acqua viene suddivisa in idrogeno e ossigeno.Questo è stato fatto in combinazione con la produzione di elettricità da piante idroelettriche.Già nel 1911, l'elettrolisi dell'acqua è stata utilizzata per fornire idrogeno per la sintesi di ammoniaca. Alcuni microrganismi sono in grado di utilizzare il gas di azoto dall'aria per produrre ammoniaca.Questo processo è chiamatofissazione dell'azoto .In questo caso i catalizzatori sono enzimi complessi noti come nitrogenasi .I batteri che svolgono questo processo vivono sulle radici dei legumi, come le piante di pisello.La fissazione dell'azoto ha migliorato significativamente lo stato nutrizionale di molti suoli.