Licenca
To delo je na voljo pod pogoji slovenske licence Creative Commons 2.5:

priznanje avtorstva - nekomercialno - deljenje pod enakimi pogoji.

Celotna licenca je na voljo na spletu na naslovu http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/si/. V skladu s to licenco je dovoljeno vsakemu uporabniku delo razmnoževati, distribuirati, javno priobčevati, dajati v najem in tudi predelovati, vendar samo v nekomercialne namene in ob pogoju, da navede avtorja oziroma avtorje in izdajatelja tega dela. Če uporabnik delo predela, kar pomeni, da ga spremeni, preoblikuje, prevede ali uporabi to delo v svojem delu, lahko predelavo dela ponudi na voljo le pod pogoji, ki so enaki pogojem iz te licence oziroma pod enako licenco.

Haber-Boschev postopek

Haber-Boschev postopek je ime za industrijski postopek, s katerim proizvajamo amonijak v ravnotežni reakciji iz vodika in dušika. Učinkovitost reakcije je močno odvisna od reakcijskih pogojev (tlaka, temperature, katalizatorjev).

Oglejmo si enačbo reakcije in pripadajočo standardno reakcijsko entalpijo.

$\rm{3H_2(g)} + \rm{N_2(g)}$ $\rm{2NH_3(g)}$;  $\Delta H \rm{_r}^\circ =-92 \rm{kJ}$

Na levi strani enačbe je vsota koeficientov 4, na desni strani enačbe pa 2, torej potrebujemo visok tlak, da bo ravnotežje pomaknjeno v desno (veliko amonijaka in malo elementov).

Reakcija nastanka amonijaka je eksotermna (negativna vrednost reakcijske entalpije), torej potrebujemo nizko temperaturo, da bo ravnotežje pomaknjeno v desno (veliko amonijaka in malo elementov).

Zgolj upoštevanje Le Chatelierovega pravila pa ni dovolj, saj moramo upoštevati tudi hitrost reakcije. Pri nižji temperaturi je namreč hitrost reakcije zelo majhna (ravnotežje se zelo počasi vzpostavlja), zato reakcije ne moremo izvesti pri nizki temperaturi.

Reakcijsko zmes moramo dovolj segreti, da reakcija poteka z ustrezno hitrostjo. Pri višji temperaturi je sicer ravnotežje pomaknjeno bolj v levo (malo amonijaka in veliko elementov), a reakcija poteka hitreje. Izbor temperature za to reakcijo je torej idealen kompromis med hitrostjo reakcije in kemijskim ravnotežjem.

Ugotovili smo, da sintezo amonijaka izvajamo pri visokem tlaku (uporabljamo tlak do 35.000 kPa − torej 350-krat več, kot je zračni tlak ob morju). V industriji uporabljamo temperaturo med 300 °C in 550 °C. Reakcijo izvajamo ob prisotnosti trdnega katalizatorja na osnovi železa (kataliza je torej heterogena, ker katalizator in reaktanta niso v enakem agregatnem stanju). Amonijak, ki nastaja pri reakciji, sproti odvajamo iz ravnotežne zmesi (odstranjujemo produkt) in tako omogočimo nadaljnji pomik ravnotežja v desno.

Oglejte si poenostavljeno animacijo nastanka amonijaka iz dušika in vodika. Kaj lahko ugotovite iz animacije?

<NAZAJ
>NAPREJ52/245