2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Da bi postigli dobre performanse u industrijskim procesima, hemičari često menjaju hemijsku ravnotežu u nekoliko faktora istovremeno. Sinteza amonijaka Haberovom metodom je dobar primjer.
Uzmimo u obzir da ravnoteža predstavljena ovdje ima niske performanse i skoro nultu brzinu, na 25ºC i 1 atmosferi:
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ΔH=– 92 kJ
Da bi povećao količinu NH3 u najkraćem mogućem vremenu (zapamtite da industrijski procesi zahtijevaju dobre prinose i niske troškove), Haber je mislio na dva faktora: pritisak i katalizator.
Povećanje pritiska bi pomerilo ravnotežu udesno, u pravcu manje zapremine. A katalizator bi osigurao da se ravnoteža postigne u najkraćem mogućem vremenu.
Ali sve ovo još uvijek nije bilo dovoljno. Kako onda postupiti da biste ubrzali proces?
Najbolja alternativa bi bila povećanje temperature, ali u ovom trenutku bi postojao ozbiljan problem: budući da je reakcija naprijed egzotermna, povećanje temperature bi povećalo brzinu procesa, ali bi pomjerilo ravnoteža na lijevo i to ne bi bilo zgodno.
Analizirajući donju tabelu primjećujemo da:
Što je temperatura viša, performanse su niže; što je pritisak veći, veći je prinos.
Efekti temperature i pritiska na proizvodnju amonijakaHaberovom metodom (% NH3 u ravnoteži)
Kako onda pomiriti ova dva antagonistička faktora?
U ovom trenutku se ističe Haberova zasluga, jer je svojom metodom otkrio ekonomski prihvatljive uslove za proizvodnju amonijaka i pomirenje ova dva faktora: pritisak od 200 do 600 atmosfera, 450ºC i katalizatori (mešavina Fe, K2O i Al203)
Postizanje prinosa od oko 50% njihova metoda je i dalje dozvoljavala da se ostaci N2 i H2 recikliraju kako bi se proizvelo više amonijaka.
Haberov proces je još jedan primjer uticaja koji hemija može imati na društvo.
Godine 1914, na početku Prvog svetskog rata, Nemačka je bila ovisna o nalazištima natrijum nitrata koji su postojali u Čileu, koji se koristio u proizvodnji eksploziva.
Tokom rata, brodovi neprijateljske mornarice blokirali su luke Južne Amerike, a Njemačka je počela intenzivno koristiti Haberov proces za proizvodnju amonijaka i njegovih derivata koji se koriste u eksplozivima. Mnogi analitičari su tvrdili da bi rat trajao manje da Njemačka nije saznala za proces koji je razvio Haber, osuđeni patriota, koji je također istraživao upotrebu plina hlora kao hemijskog ratnog oružja. Zbog njegove uključenosti u ratne napore Trećeg Rajha, njegova Nobelova nagrada za hemiju bila je veoma upitna.
Zanimljivo je i ironično da je Haber protjeran iz Njemačke 1933. zbog toga što je Jevrej. Sigurno nije poživio dovoljno dugo da vidi svoju metodudoprinijeti proizvodnji hrane za milione ljudi svih rasa i umro znajući kako je njegov genije iskorišten u pokolju miliona drugih ljudi.
