Sintesi dell’ammoniaca

La storia dei derivati dell’azoto è strettamente connessa con il più vasto problema della fissazione dell’azoto atmosferico e il conseguente utilizzo in agricoltura e nell’industria chimica.

Le principali fonti di azoto fino al 1800 furono sottoprodotti di origine organica che, unitamente alle limitate quantità di sali azotati allora noti ( principalmente KNO3) fornirono, fino agli albori della società industriale, le quantità di azoto necessarie. Nei primi decenni del 1800, inoltre, vi fu la scoperta di ricchi giacimenti di nitrato di sodio di origine animale in alcune isole deserte del Cile che consentì di far fronte ai bisogni crescenti per tutto il XIX e per i primi anni del XX secolo. In quegli anni, tuttavia, la crescente richiesta di fertilizzanti in agricoltura, ma soprattutto di esplosivi posero il problema della produzione per sintesi dell’ammoniaca a partire dagli elementi.

Il chimico tedesco Fritz Haber dopo numerosissimi tentativi riuscì ad ottenere la sintesi industriale dell’ammoniaca utilizzando come reagenti azoto e idrogeno in presenza di un catalizzatore eterogeneo a base di ferro.

Egli brevettò tale metodo nel 1908 e durante la Prima Guerra Mondiale si sintetizzò su scala industriale ammoniaca a partire dagli elementi. Fra le tante difficoltà incontrate da Haber vi fu quella della scissione del triplo legame che tiene uniti i due atomi di azoto nella molecola N2. La possibilità di ottenere ammoniaca a partire dagli elementi era già nota nel 1820, ma i primi tentativi di realizzazione pratica non ebbero molto successo: la reazione

N2 + 3 H2  2 NH3  (ΔH = – 15 kcal/mol)

è esotermica  per cui da un punto di vista puramente termodinamico, la reazione procede verso destra in modo significativo a temperature relativamente basse e alle alte pressioni.

Dal  punto di vista cinetico, invece, l’aumento di temperatura rende la reazione veloce, mentre alle basse temperature la velocità è praticamente nulla. Haber si trovò quindi di fronte a un problema di non facile soluzione dal momento che gli aspetti termodinamici e cinetici si trovavano ad essere competitivi.

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Author: Chimicamo

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