Πώς γίνεται η αμμωνία;
1. Πρώτες ύλες:
* αζώτου (N2): Που λαμβάνεται από τον αέρα, ο οποίος είναι περίπου 78% άζωτο.
* υδρογόνο (H2): Συνήθως παράγεται από φυσικό αέριο (μεθάνιο) μέσω μεταρρύθμισης του ατμού.
2. Η διαδικασία Haber-Bosch:
* Βήμα 1:αντίδραση: Το άζωτο και το υδρογόνο συνδυάζονται υπό υψηλή πίεση (150-300 atm) και υψηλή θερμοκρασία (400-550 ° C) παρουσία καταλύτη (τυπικά οξείδιο του σιδήρου). Αυτό σχηματίζει αμμωνία:
N2 (g) + 3Η2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
* Βήμα 2:Διαχωρισμός: Το αέριο αμμωνίας διαχωρίζεται από το άζωτο και το υδρογόνο που δεν έχει αντιδράσει χρησιμοποιώντας ένα σύστημα ψύξης. Η αμμωνία συμπυκνώνεται σε ένα υγρό, ενώ τα αέρια που δεν έχουν αντιδράσει ανακυκλώνονται πίσω στον αντιδραστήρα.
Βασικά σημεία:
* υψηλή πίεση: Η υψηλή πίεση μετατοπίζει την ισορροπία προς την παραγωγή αμμωνίας, καθώς η αντίδραση συνεπάγεται μείωση του αριθμού των μορίων αερίου.
* υψηλή θερμοκρασία: Ενώ η αντίδραση είναι εξωθερμική (απελευθερώνει θερμότητα), η υψηλή θερμοκρασία χρησιμοποιείται για την αύξηση του ρυθμού αντίδρασης.
* Catalyst: Ο καταλύτης (οξείδιο του σιδήρου) επιταχύνει τον ρυθμό αντίδρασης χωρίς να καταναλώνεται στη διαδικασία.
Άλλες μέθοδοι (λιγότερο συνηθισμένες):
* Άμεση σύνθεση από άζωτο και υδρογόνο: Αυτή η μέθοδος δεν είναι τόσο αποτελεσματική όσο η διαδικασία Haber-Bosch και σπάνια χρησιμοποιείται εμπορικά.
* Βιολογική σταθεροποίηση αζώτου: Ορισμένα βακτήρια μπορούν να μετατρέψουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία, αλλά αυτή είναι μια αργή διαδικασία και χρησιμοποιείται κυρίως στη γεωργία.
Σημασία της αμμωνίας:
Η αμμωνία είναι μια κρίσιμη χημική ουσία που χρησιμοποιείται στο:
* Λιπάσματα: Η πλειονότητα της αμμωνίας χρησιμοποιείται στην παραγωγή λιπασμάτων, παρέχοντας βασικό άζωτο σε καλλιέργειες.
* Εκρηκτικά: Η αμμωνία είναι ένα συστατικό ορισμένων εκρηκτικών όπως το νιτρικό αμμώνιο.
* Βιομηχανικές χημικές ουσίες: Χρησιμοποιείται στην παραγωγή διαφόρων χημικών ουσιών, συμπεριλαμβανομένου του νιτρικού οξέος και της ουρίας.
* Ψυκτικό: Η αμμωνία έχει χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό μέσο λόγω της υψηλής απόδοσης του, αλλά η τοξικότητά του έχει οδηγήσει στην αντικατάστασή του σε πολλές εφαρμογές.
Περιβαλλοντικές ανησυχίες:
Η διαδικασία Haber-Bosch είναι έντονη ενέργεια και συμβάλλει σημαντικά στις παγκόσμιες εκπομπές άνθρακα. Επιπλέον, η αμμωνία είναι μια ισχυρή βάση και η απελευθέρωσή της στο περιβάλλον μπορεί να οδηγήσει σε ρύπανση. Η έρευνα συνεχίζεται για την ανάπτυξη πιο βιώσιμων και φιλικών προς το περιβάλλον μεθόδους για την παραγωγή αμμωνίας.
