سبد خرید شما خالی است.
فرایند هابر (Haber process) روشی برای تولید صنعتی آمونیاک از طریق واکنش گاز نیتروژن و گاز هیدروژن و با استفاده از کاتالیزگر آهن، تحت شرایط خاص می‌باشد.
یافتن شرایط بهینه برای تولید آمونیاک توسط هابر (واکنش هابر)
با توجه به اینکه با تغییر غلظت، فشار و دما می‌توان سامانه‌های تعادلی را در جهت دلخواه جا به جا کرد، فریتس هابر انتظار داشت که بتواند با تغییر این عوامل مقدار آمونیاک را در واکنش تعادلی افزایش دهد.
نکته: با افزایش دما و تامین انرژی فعال‌سازی، سرعت واکنش افزایش خواهد یافت.
هابر مشاهده کرد که با افزایش دما درصد مولی آمونیاک در مخلوط کاهش می‌یابد (به علت گرماده بودن واکنش تولید آمونیاک) به همین دلیل افزایش دما نمی‌تواند برای افزایش تولید آمونیاک ثمربخش باشد.
هابر با افزودن کاتالیزگر توانست سرعت واکنش را در دماهای پایین افزایش دهد اما همچنان درصد مولی آمونیاک کم بود؛ به همین دلیل برای رفع این مشکل واکنش را تحت فشار بالا انجام داد.
نکته: در دمای ثابت با افزایش فشار، درصد مولی آمونیاک در سامانه افزایش می‌یابد.
شرایط بهینه برای تولید آمونیاک
- انجام واکنش در حضور ورقه آهنی.
- دمای واکنش ۴۵۰ درجه سلسیوس.
- فشار واکنش ۲۰۰ اتمسفر.
۳H۲ (g) + N۲ (g) → ۲NH۳ (g) (در شرایط بهینه)
نکته مهم :حتی در شرایط بهینه نیز تنها ۲۸ درصد مولی مخلوط را آمونیاک تشکیل می‌دهد.
جداسازی آمونیاک از مخلوط واکنش هابر
با توجه به اینکه در واکنش هابر مخلوطی از گاز‌های هیدروژن و نیتروژن و آمونیاک پس از انجام فرایند تولید آمونیاک در ظرف واکنش باقی می‌مانند، یکی از مشکلات هابر جداسازی آمونیاک از این مخلوط بود.
هابر توانست با استفاده از تفاوت در نقطه جوش آمونیاک با دو گاز دیگر آمونیاک را از دو گاز دیگر با روش تقطیر جداسازی کند.
نکته: مولکول آمونیاک قطبی است و به علت داشتن پیوند‌های قطبی N-H توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارد اما مولکول‌های هیدروژن و نیتروژن ناقطبی اند و نیروی بین مولکولی ضعیف از نوع واندروالسی دارند به همین دلیل دمای جوش کمی دارند. اگر مخلوط گازی تحت فشار را سرد کنیم آمونیاک به علت داشتن نیروی بین مولکولی قوی‌تر آسان‌تر مایع شده و از مخلوط واکنش جداسازی می‌شود و از ته ظرف به صورت مایع خارج می‌شود.
همانطور که در شکل بالا می‌بینید برای تولید آمونیاک به روش هابر در فرایند صنعتی مراحل زیر انجام می‌شود:
- ورود گاز‌های N۲ و H۲ به درون واکنشگاه
- گرم کردن مخلوط گازی تا ۴۵۰ درجه سلسیوس
- عبور مخلوط گازی گرم از روی کاتالیزگر ورقه آهنی
- افزایش فشار بر مخلوط گازی تا atm200 انجام واکنش و تولید آمونیاک
- سرد کردن مخلوط گازی تا دمای ۴۰- درجه سلسیوس برای مایع کردن آمونیاک و جداسازی آن از مخلوط گازی
- بازگردانی N۲ و H۲ واکنش نداده به درون واکنشگاه
- جمع آوری و خارج کردن آمونیاک مایع
فرایند هابر نمونه تاریخی جالبی از تاثیر پیچیده شیمی بر زندگی ماست، هرچند تولید آمونیاک باعث طولانی شدن جنگ جهانی اول گردید اما به دنبال آن شرایط تولید کود‌های شیمیایی و افزایش بازدهی فراورده‌های کشاورزی فراهم شد.
در صورتی که برای شیمی سال دهم، نیاز به یک آموزش جامع و مفهومی دارید، استفاده از بسته مفهومی شیمی دهم را به شما توصیه می‌کنم. برای اطلاعات بیشتر بر روی تصویر زیر کلیک کنید:
دانلود فایل PDF خلاصه‌ای از فرایند هابر شیمی دهم
در انتهای توصیه می‌کنم به مطالب زیر هم سر بزنید:
برای دریافت مطالب کنکوری بیشتر، عضو کانال تلگرام شیمی کنکور و پیج اینستاگرام شیمی ما بشوید و برای تماشای کلیپ های آموزشی به کانال آپارات ما نیز مراجعه کنید.
اگر شما هم راجع به ”فرایند هابر شیمی دهم ” سوالی دارید، زیر همین پست بنویسید. قول می دهیم تا جای ممکن پاسخ دهیم.
