Co je syntéza amoniaku?
Syntéza amoniaku je produkce amoniaku z kombinace plynů vodíku a dusíku. Většina vyrobeného amoniaku se používá jako hnojivo, ačkoli jej lze použít pro jiné účely, jako je výroba výbušnin. Proces byl vyvinut v Německu na počátku 20. století. Základní strategií pro výrobu amoniaku, NH 3 , je kombinovat vodíkový plyn, H 2 , s plynem dusíku, N 2 , při vysoké teplotě a pod vysokým tlakem. Chemicky se jedná o obtížnou reakci, takže vyžaduje, aby agent urychlil proces.
Katalyzátor je sloučenina, která zvyšuje reakci rychleji. Při syntéze amoniaku je používaným katalyzátorem obecně železo. Typ použitého železa je redukovaná magnetitová ruda . Existují i jiné chemikálie, které lze použít jako katalyzátory, ale železo je nejběžnější.
Zdroj vodíkového plynu je obvykle NATUral plyn, také známý jako metan, ch 4 . To popisuje základní proces syntézy amoniaku. Mnoho dalších kroků se odehrává v rostlině syntézy amoniaku. Sloučeniny síry jsou nejprve odstraněny ze zemního plynu reagováním s oxidem zinečnatým, který se transformuje na sulfid zinečnatý. To ponechává volný metan, který prochází několika dalšími transformacemi a generuje vodíkový plyn.
Použitá teplota je asi 1482 ° F (400 ° C). Použitý tlak je menší než to, co je pro reakci optimální. Z bezpečnostních důvodů se používá tlak přibližně 200 atmosféry (ATM). Výtěžek je za těchto podmínek asi 10-20%. Jak směs opouští reaktor, je ochlazena, takže amoniak se stane kapalinou. Teplo je zachyceno a znovu použito k zahřívání příchozích plynů.
Tato metoda syntézy amoniaku je známá jako Haber Proces , protože byla vytvořena německým chemikem FritZ Haber, který vyvinul podmínky pro chemickou reakci. Vyvinul jej během nedostatku hnojiv obsahujících dusík na počátku 20. století a protože Německo potřebovalo výbušniny pro první světovou válku. V současné době je amoniak ve velkém měřítku po celém světě.
Alternativní způsob, jak vyrobit vodík pro reakci, je elektrolýza vody. Elektrolýza používá elektřinu k rozpadu sloučenin. V tomto případě je voda rozdělena na vodík a kyslík. To bylo provedeno ve spojení s výrobou elektřiny z vodních rostlin. Již v roce 1911 byla elektrolýza vody použita k zajištění vodíku pro syntézu amoniaku.
Některé mikroorganismy jsou schopny použít dusíkový plyn ze vzduchu k výrobě amoniaku. Tento proces se nazývá fixace dusíku . V tomto případě jsou katalyzátory komplexní enzymy známé jako dusíky . Bakterie, které tento proces provádějí, žijí na kořenech luštěnin, jako je hrášek pnábřeží. Fixace dusíku významně zlepšila stav živin u mnoha půd.