Sinteza amoniacului prin procesul Haber-Bosch
Acest experiment exploreaza sinteza amoniacului folosind procesul Haber-Bosch, una dintre cele mai importante metode de producere a amoniacului la scara industriala. Aceasta metoda, dezvoltata de chimistul Fritz Haber si inginerul Carl Bosch, a fost implementata in operatiuni industriale inca din 1913.
Sinteza amoniacului are loc prin combinarea nitrogenului molecular si a hidrogenului, iar pentru a accelera reactia, este necesar un catalizator.
In experimentul Sinteza amoniacului prin procesul Haber-Bosch, se utilizeaza catalizatorul dezvoltat de Mittasch (pudra de fier, oxid de aluminiu, oxid de calciu si nitrat de potasiu) pentru a produce cantitati mici de amoniac chiar la presiune normala. Amoniacul poate fi identificat prin reactia de baza pe hartie de indicator.
Obiectivele experimentului includ:
Realizarea sintezei de amoniac la presiune atmosferica.
Detectarea amoniacului in amestecul de reactie pe baza schimbarii valorii pH-ului (acizi si baze).
Intelegerea procesului Haber-Bosch ca exemplu al unui proces tehnic la scara larga.
Intelegerea modului in care echilibrele chimice pot fi influentate de presiune, temperatura si concentratie (principiul lui Le Chatelier, legea actiunii maselor, energia Gibbs, entalpia si entropia).
Intelegerea cineticii reactiei (energia de activare, dependenta temperaturii de viteza reactiei).
Procesul Haber-Bosch este esential pentru producerea alimentelor, deoarece amoniacul produs este folosit in principal pentru fabricarea ingrasamintelor artificiale. Amoniacul este materia prima pentru ingrasamintele nitrat de amoniu, sulfat de amoniu si nitrat de potasiu. De asemenea, este utilizat in productia de explozivi fara nitrat de sodiu si in fabricarea acidului azotic.
Inainte de introducerea procesului Haber-Bosch, principala sursa de azot utilizata pentru aceste scopuri era “sarea de Chile”, care consta in nitrat de sodiu provenit din depuneri si eroziunea excrementelor de pasare. Principala zona unde acest fenomen natural are loc este Desertul Atacama din Chile.
Sinteza amoniacului este singurul proces de importanta tehnica in care azotul inert din aer este facut sa reactioneze. In procesul Haber-Bosch, hidrogenul si azotul reactioneaza exotermic pentru a produce amoniac.