Phương pháp Haber

Phương pháp Haber, phản ứng Haber hay còn gọi là quy trình Haber–Bosch, là một phản ứng hóa học được áp dụng trong công nghiệp giữa khí nitơ và khí hiđrô. Đây là tiến trình chủ yếu trong công nghiệp để sản xuất ra amonia:^[1]

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ (ΔH = −92.4 kJ·mol⁻¹)

Nitơ là một chất dinh dưỡng quan trọng ảnh hướng tới sự phát triển của thực vật (như trong DNA) nhưng sự có mặt của nó lại hạn chế do chúng không thể sử dụng được trực tiếp khí nitơ. Cacbon và oxy cũng rất quan trọng nhưng thực vật có thể lấy được từ đất và không khí. Ngay cả khi trong không khí nitơ chiếm tới 78%, phân tử N₂ không thể trở thành chất dinh dưỡng cho cây trồng do 2 nguyên tử nitơ liên kết chặt với nhau qua liên kết 3 hóa trị. Nitơ phải được 'cố định', tức là chuyển thành một số dạng hợp chất sinh học, thông qua quá trình tự nhiên hay con người sản xuất. Cho tới đầu thế kỷ 20 Fritz Haber là người đầu tiên phát triển phương pháp thực tiễn để tổng hợp amonia từ nitơ trong không khí, tạo ra loại dinh dưỡng thiết yếu bổ sung cho cây trồng. Trước khi có quy trình Haber (1910), amonia rất khó có thể tạo ra với quy mô lớn.^[2]^[3]^[4]^[5] Cố định nitơ đã được thực hiện trên quy mô công nghiệp thông qua phương pháp Birkeland–Eyde (1903), nhưng cách sản xuất này tốn rất nhiều năng lượng.

Các nhà khoa học ước tính công nghiệp sản xuất phân bón từ amonia theo phương pháp Haber đã giúp duy trì nguồn thực phẩm cho khoảng một phần ba dân số trên Trái Đất.^[6] Ước tính có một nửa số protein trong cơ thể người đóng góp bởi nitơ có nguồn gốc cố định từ phản ứng này; phần còn lại từ quá trình cố định nitơ bởi vi khuẩn và vi khuẩn cổ.^[7]

Tiến trình Haber-Bosch trong công nghiệp.

Xem thêm

Tham khảo

^ Max Appl "Ammonia" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2006 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a02_143.pub2
^ Smil, Vaclav (2004). Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production. Cambridge, MA: MIT Press. ISBN 9780262693134.
^ Hager, Thomas (2008). The Alchemy of Air. Harmony Books, New York. ISBN 978-0-307-35178-4.
^ Fertilizer Industry: Processes, Pollution Control and Energy Conservation by Marshall Sittig (1979) Noyes Data Corp., N.J. ISBN 0-8155-0734-8
^ "Heterogeneous Catalysts: A study Guide"
^ Wolfe, David W. (2001). Tales from the underground a natural history of subterranean life. Cambridge, Mass: Perseus Pub. ISBN 0-7382-0128-6. OCLC 46984480.
^ BBC: Discovery - Can Chemistry Save The World? - 2. Fixing the Nitrogen Fix