معلومات عملية Haber-Bosch

عملية هابر أو هابر بوش هي الطريقة الصناعية الأساسية المستخدمة في صنع الأمونيا أو إصلاح النيتروجين. تتفاعل عملية هابر نتروجين و هيدروجين غاز لتشكيل الأمونيا:

ن₂ + 3 ساعات₂ → 2 NH₃ (ΔH = .492.4 kJ · mol⁻¹)

أظهر فريتز هابر ، الكيميائي الألماني ، وروبرت لو روسينول ، الكيميائي البريطاني ، أول عملية توليف للأمونيا في عام 1909. لقد شكلوا قطرة الأمونيا من الهواء المضغوط. ومع ذلك ، لم تكن التكنولوجيا موجودة لتوسيع الضغط المطلوب في هذا الجهاز اللوحي إلى الإنتاج التجاري. كارل بوش ، مهندس في BASF ، حل المشكلات الهندسية المرتبطة بإنتاج الأمونيا الصناعية. بدأ مصنع BauF's German Oppau إنتاج الأمونيا في عام 1913.

جعلت عملية هابر الأصلية الأمونيا من الهواء. تمزج عملية Haber-Bosch الصناعية بين غاز النيتروجين وغاز الهيدروجين في وعاء ضغط يحتوي على محفز خاص لتسريع التفاعل. من الناحية الديناميكية الحرارية ، فإن التفاعل بين النيتروجين والهيدروجين يفضل المنتج عند درجة حرارة الغرفة وضغطه ، لكن التفاعل لا يولد الكثير من الأمونيا. رد الفعل هو طارد للحرارة; عند زيادة درجة الحرارة والضغط الجوي ، ينتقل التوازن بسرعة إلى الاتجاه الآخر.

المحفز والضغط المتزايد هما السحر العلمي وراء العملية. كان المحفز الأصلي لبوش هو الأوزميوم ، لكن BASF سرعان ما استقر على محفز أقل تكلفة من الحديد الذي لا يزال قيد الاستخدام حتى اليوم. تستخدم بعض العمليات الحديثة محفز الروثينيوم ، وهو أكثر نشاطًا من المحفز الحديدي.

على الرغم من أن بوش قام في الأصل بتحليل الماء للحصول على الهيدروجين ، إلا أن الإصدار الحديث من العملية يستخدم الغاز الطبيعي للحصول على الميثان ، والذي تتم معالجته للحصول على غاز الهيدروجين. تشير التقديرات إلى أن 3-5 في المائة من إنتاج الغاز الطبيعي في العالم يتجه نحو عملية هابر.

تمر الغازات على سرير المحفز عدة مرات لأن التحويل إلى الأمونيا لا يتجاوز 15 بالمائة في كل مرة. بحلول نهاية العملية ، تم تحقيق حوالي 97 بالمائة من تحويل النيتروجين والهيدروجين إلى الأمونيا.

بعض الناس يعتبرون أن عملية هابر هي أهم اختراع لمائتي عام! السبب الرئيسي وراء أهمية عملية هابر هو استخدام الأمونيا كسماد نباتي ، مما يمكّن المزارعين من زراعة ما يكفي من المحاصيل لدعم عدد سكان العالم المتزايد باستمرار. تزود عملية هابر 500 مليون طن (453 مليار كيلوغرام) من الأسمدة القائمة على النيتروجين سنويًا ، والتي يُقدر أنها تدعم الغذاء لثلث السكان على الأرض.

هناك ارتباطات سلبية مع عملية هابر أيضًا. في الحرب العالمية الأولى ، استخدمت الأمونيا لإنتاج حمض النتريك لتصنيع الذخيرة. يجادل البعض بأن الانفجار السكاني ، للأفضل أو الأسوأ ، لم يكن ليحدث لولا الزيادة في الأغذية المتاحة بسبب الأسمدة. أيضا ، كان لإطلاق مركبات النيتروجين أثر بيئي سلبي.

_{المراجع}

_{إثراء الأرض: فريتز هابر ، كارل بوش ، وتحول الإنتاج الغذائي العالمي، Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{وكالة حماية البيئة الأمريكية: تغيير الإنسان في دورة النيتروجين العالمية: الأسباب والنتائج المترتبة على بيتر م. Vitousek ، رئيس ، جون أبير ، روبرت دبليو هوارث ، جين E. Likens ، باميلا أ. ماتسون ، ديفيد و. شندلر ، ويليام هـ. شليزنجر ، و ج. ديفيد تيلمان}

_{سيرة فريتز هابر، نوبل متحف الإلكترونية ، استرجاع 4 أكتوبر 2013.}