Fritz Haber: il chimico controverso
Fritz Haber è stato un chimico tedesco che ottenne il Premio Nobel nel 1918 per la sintesi dell’ammoniaca. Il premio Nobel, istituito per volontà di Alfred Nobel, nel 1895 è conferito a chi, in determinati ambiti disciplinari, ha apportato “i maggiori benefici all’umanità”.
La sintesi dell’ammoniaca a partire dagli elementi azoto e idrogeno richiede particolari condizioni di pressione e di temperatura e l’utilizzo di un appropriato catalizzatore. Fritz Haber nel primo decennio del XX secolo riuscì a realizzare un obiettivo a lungo ricercato dai chimici trovando un compromesso tra l’aspetto cinetico e l’aspetto termodinamico, competitivi tra loro e un catalizzatore che rendeva sufficientemente veloce la reazione a temperature abbastanza basse.
Il processo scoperto da Fritz Haber è descritto come “la reazione che ha cambiato il mondo” in quanto ha trovato utilizzo per la produzione di fertilizzanti sintetici e oggi si stima che oltre un terzo della popolazione umana mondiale faccia affidamento su alimenti coltivati con tale tipo di fertilizzanti ma l’ammoniaca è attualmente utilizzata anche come gas refrigerante, per la purificazione delle riserve idriche e nella produzione di plastica, esplosivi, tessuti, pesticidi, coloranti e altri prodotti chimici come l’acido nitrico.
Sintesi dell’ammoniaca
La sintesi dell’ammoniaca aveva coinvolto numerosi chimici e, tra il 1895 e il 1899, i chimici Adolph Frank e Nikodem Caro realizzarono il processo Frank-Caro, chiamato anche processo cianammidico, che prevede la fissazione dell’azoto del carburo di calcio con azoto gassoso in un reattore a circa 1.000 °C.
Il processo prevede la reazione dell’ossido di calcio con carbonio da cui si ottengono carburo di calcio e monossido di carbonio:
CaO + 3C → CaC2 + CO
Dalla reazione del carburo di calcio con l’azoto si ottiene calciocianammide e carbonio:
CaC2 + N2 → CaCN2 + C
L’idrolisi della calcio cianammide dà luogo alla formazione di carbonato di calcio e ammoniaca:
CaCN2 + 3 H2O → CaCO3 + 2 NH3
Poiché questo processo richiedeva grandi quantità di energia, gli scienziati hanno concentrato i loro sforzi sulla riduzione del fabbisogno energetico.
Fritz Haber svolse così uno dei lavori più importanti nello sviluppo della moderna industria dell’ammoniaca. Fra le tante difficoltà incontrate da Fritz Haber vi fu quella della scissione del triplo legame che tiene uniti i due atomi di azoto nella molecola N2.
La reazione di sintesi dell’ammoniaca:
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. Invece alle basse temperature la velocità è praticamente nulla.
Inoltre che, per il principio di Le Chatelier, un aumento di pressione sposta a destra la reazione (dal momento che il numero di moli dei prodotti è minore di quello dei reagenti). Fritz Haber si rese conto che la sintesi dell’ammoniaca sarebbe stata possibile impiegando un catalizzatore che scoprì essere costituito da polvere di ferro che rendesse sufficientemente veloce la reazione a temperature abbastanza basse e un riciclo della miscela idrogeno-azoto dopo condensazione dell’ammoniaca che permettesse di operare anche con rese di conversione relativamente basse per ogni singolo passaggio sul catalizzatore.
Fritz Haber e la Prima Guerra Mondiale
Allo scoppio della prima guerra mondiale nel 1914, Fritz Haber ebbe l’incarico dello sviluppo delle materie prime per lo sforzo bellico tedesco come reazione alla guerra di posizione e ai problemi di importazione del nitrato di sodio dal Cile necessario per la sintesi dell’ammoniaca di cui si aveva bisogno per ottenere gli esplosivi.
Fritz Haber, ritenne quindi di mettere la sua scienza al servizio della sua nazione e di fare quello che considerava il suo dovere patriottico. Nell’ambito di questo lavoro maturò l’idea di rilasciare nelle trincee nemiche gas cloro altamente tossico come una sorta di arma chimica.
Fu così che il 22 aprile 1915, i membri di un’unità speciale dell’esercito tedesco aprirono le valvole di più di 6000 cilindri d’acciaio disposti in trincee lungo il perimetro difensivo di Ypres, in Belgio e, in 10 minuti, riversarono sull’esercito nemico più di 160 tonnellate di cloro. L’uso a sorpresa di questo gas permise ai tedeschi di sfondare la linea francese lungo un fronte di 6 chilometri, provocando il terrore tra i soldati.
Fu così che a Fritz Haber, ardente nazionalista tedesco, si deve la prima arma di distruzione di massa. Haber, il cosiddetto padre delle armi chimiche organizzò e guidò il programma tedesco di guerra chimica, risolvendo i problemi nello sviluppo e nell’impiego degli agenti chimici nonostante il fatto che la moglie Clara Immerwahr, chimico come lui lo supplicato di fermarsi.
Dieci giorni dopo l’attacco a Ypres, supervisionato dallo stesso Haber, la moglie che aveva protestato pubblicamente contro la “perversione degli ideali della scienza” e che era “un segno di barbarie, che corrompeva la stessa disciplina che dovrebbe portare nuove intuizioni nella vita” si suicidò.
Dal 1916, i proiettili di gas fosgene sostituirono il cloro e dal 1917 furono combinati anche gli arsenicali, ovvero composti di arsenico tossici con lo scopo di costringere i soldati a togliersi le maschere antigas.
Il Premio Nobel
L’assegnazione del Premio Nobel a Fritz Haber suscitò fin dall’inizio forti polemiche. Il comitato del Nobel riconobbe tuttavia che, nonostante il suo coinvolgimento nello sviluppo delle armi chimiche durante la Prima guerra mondiale, il contributo di Haber alla sintesi dell’ammoniaca aveva prodotto benefici enormi per l’umanità. Grazie al processo Haber-Bosch divenne possibile la produzione industriale di fertilizzanti azotati, con un impatto decisivo sull’agricoltura mondiale e sulla sicurezza alimentare. Per questo motivo il comitato ritenne che Haber avesse dato “il massimo beneficio all’umanità”.
La decisione non trovò consenso unanime. Al contrario, provocò una diffusa indignazione negli ambienti scientifici e diplomatici internazionali. Molti rappresentanti britannici, francesi e statunitensi decisero di non partecipare alla cerimonia di premiazione a Stoccolma. Secondo diverse testimonianze, anche Ernest Rutherford, uno dei più illustri fisici del tempo, rifiutò di stringere la mano a Haber durante la cerimonia, in segno di protesta morale.
Con l’ascesa di Adolf Hitler al potere, la posizione di Haber in Germania cambiò radicalmente. Nonostante la sua fama, il prestigio scientifico e i servizi resi allo Stato tedesco, il regime lo allontanò dagli incarichi ufficiali a causa delle sue origini ebraiche. Max Planck intervenne personalmente in sua difesa e cercò di convincere Hitler a fare un’eccezione. In quell’occasione, il dittatore pronunciò una frase divenuta emblematica del clima ideologico del tempo: «Se la scienza non può fare a meno degli ebrei, noi in pochi anni faremo a meno della scienza».
Costretto all’esilio, Haber lasciò la Germania e si stabilì temporaneamente in Gran Bretagna. Nel 1934 maturò la decisione di trasferirsi nel protettorato britannico di Palestina, ma non riuscì mai a raggiungere la destinazione. Morì improvvisamente per un attacco cardiaco durante il viaggio, in un albergo di Basilea.
La tragedia che segnò la vita di Haber non si concluse con la sua morte. Tra i prodotti chimici che aveva contribuito a sviluppare figurava anche lo Zyklon B, un insetticida estremamente efficace. Negli anni successivi, il regime nazista ne fece un uso criminale nei campi di concentramento. Con questo composto vennero uccise più di un milione di persone, tra cui numerosi membri della famiglia allargata di Haber, inclusi figli delle sue sorelle e suoi cugini. Questo paradosso storico rende la sua figura una delle più controverse e tragiche della storia della scienza moderna.
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il 21 Giugno 2024