Haber–Bosch process


Haber–Bosch process:nitrogen fixation
การผลิตแอมโมเนียโดยการตรึงไนโตรเจนของ Haber–Bosch process  ธาตุไนโตเจนมีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อสารชีวเคมีซึ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นองค์ประกอบสำคัญของ Chlorophyll ที่พืชใช้ในกระบวนการสังเคราห์ด้วยแสง หรือเป็นองค์ประกอบสำคัญในโครงสร้างของสารพันธุกรรม เช่น DNA, RNA, โปรตีน และอื่นๆ ถึงแม้ว่าธาตุไนโตรเจนจะเป็นธาตุทึ่พบมากที่สุดในอากาศที่เราหายใจถึงร้อยละเกือบแปดสิบเปอร์เซนต์ แต่เพราะก๊าซไนโตรเจนที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศนั้นเป็นก๊าซไนโตรเจนในอยู่ในรูปของ N2 ซึ่งเป็นก๊าซที่มีพันธะเคมีที่เข็งแรงมาก(Triple bond) เกิดปฏิกิริยาได้ยาก ทำให้พืชหรือสัตว์ทั้งหลายนั้นแทบจะไม่สามารถใช้ประโยชน์จากไนโตรเจนที่มีอยู่ในอากาศได้เลย อีกทั้งการเกิดปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรเจนเพื่อนำมาใช้ประโยชน์นั้นก็ทำได้ยากเพราะเป็นปฏิกิริยาเคมีแบบ ย้อนกลับได้(Reversible reaction) ทำให้กระบวนการผลิดในระดับอุตสาหกรรมยิ่งเป็นไปได้ยากขึ้นไปอีก จึงทำให้การทำการเกษตรในสมัยก่อนนั้นถูกจำกัด ไม่เพียงพอต่อความต้องการอาหารของมนุษย์ ซึ่งต่อมาในปี 1910  Fritz Haber และ Carl Bosch นักเคมีชาวเยอรมันได้ค้นพบกระบวนการในการตรึงไนโตรเจนเข้ากับก๊าซไฮโดรเจนกลายเป็นสารประกอบแอมโมเนีย โดยอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาจากโลหะ Ruthenium ภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูง ผ่านปฏิกิริยาเคมมี : N2 + 3 H2 ⇋ 2 NH3   (ΔH = −92.4 kJ·mol−1) ปัจจุบัน80%ของไนโตรเจนที่อยู่ในร่างกายของเรานั้นมาจากกระบวนการของ Haber–Bosch ทั้งสิ้น ดังนั้นกระบวนการง่ายๆทางเคมีอันนี้ทำให้เราสามารถผลิตปุ๋ยพืชทำให้เรามีอาหารที่เพียงพอต่อความต้องการของคน จึงถือได้ว่าการค้นพบนี้เป็นปัจจัยที่สำคัญอย่างมากต่อการเพิ่มของของประชากรช่วงหนึ่งร้อยปีที่ผ่านมา ถึงแม้ว่าแอมโมเนีย(ไนโตรเจน)จากกระบวนการ Haber process โดยส่วนใหญ่แล้วจะถูกใช้ในอุตสาหกรรมทางการเกษตรแต่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง(1914-1918) แอมโมเนียจากกระบวนการนี้เป็นถือเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตระเบิดของเยอรมันนีและพันธมิตรสงครามของเยอรมันอีกด้วย  – Kru Ou๋ The Haber-Bosch […]

Five Chemistry Inventions That Enabled The Modern World part:3/6(Ammonia)