Габера процесс

Рис. 14.4. Схема промышленного процесса синтеза аммиака (процесс Габера). Поступающие в систему газообразные N2 и Н2 нагревают приблизительно до 500 С и пропускают над катализатором. Образ ющейся газовой смеси дают расшириться, в результате чего она охлаждается и из нее сжижается КНз. Непрореагировавшие N2 и Н2 возвращают на повторный цикл.

С. Она используется в производстве пластмасс, лекарственных веществ, азотных удобрений и взрывчатых веществ. Разработка процессов Габера и Оствальда накануне первой мировой войны позволила Германии производить боеприпасы, несмотря на морскую блокаду, препятствовавшую доставке традиционных видов сырья для получения нитратов, К числу взрывчатых вегцеств, получаемых из азотной кислоты, относятся нитроглицерин, тринитротолуол (ТНТ) и нитроцеллюлоза. Реакция азотной кислоты и глицерина с образованием нитроглицерина протекает еле.дующим образом [c.319]

До конца 20-х годов в химической термодинамике наибольшее внимание исследователи уделяли изучению фазовых переходов и свойств растворов, а в отношении же химических реакций ограничивались преимущественно определениями их тепловых эффектов. В известной степени это объясняется тем, что именно указанные направления химической термодинамики стали первыми удовлетворять потребности производства. Практическое же использование методов термодинамики химических реакций для решения крупных промышленных проблем долгое время отставало от ее возможностей. Правда, еще в 70—80-х годах методы химической термодинамики были успешно применены для исследования доменного процесса. К 1914 году на основе термодинамического исследования Габер определил условия, необходимые для осуществления синтеза аммиака из азота и водорода, что привело в конечном результате к возможности промышленного получения в больших количествах аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений, взрывчатых веществ и порохов из дешевых и широко доступных исходных материалов. В 20-х годах, лишь после того, как термодинамическое исследование реакции синтеза метанола из Н2 и СО дало возможность определить условия, при которых положение равновесия благоприятно для этого, синтеза, наконец была решена проблема создания производства метанола из дешевого сырья. Полученные результаты показали также, что проводившиеся ранее поиски более активных катализаторов не были успешными не из-за их малой активности, а вследствие недостаточно благоприятного положения равновесия в условиях, в которых пытались осуществить эту реакцию. Известны и другие примеры успешного применения методов термодинамики химических реакций для решения промышленных задач. Однако только с конца 20-х годов плодотворность применения этих методов исследования начинает получать все более широкое признание. [c.19]

Эиергия кристаллических решеток может быть найдена из экспериментальных данных. Для этого требуется знание энергетических эффектов ряда процессов, совокупность которых может быть представлена схемой, называемой циклом Борна — Габера. [c.152]

Разрабатывая процесс синтеза аммиака из N3 и Н2, Габер пытался установить, при изменении каких факторов выход NHз увеличивается. Определив значения константы равновесия при разных температурах, он вычислил равновесные количества ЫНз, образующиеся в различных условиях. Результаты некоторых из его расчетов приведены в табл. 14.2. Отметим, что выход ЫНз уменьшается при повыщении температуры и возрастает при увеличении давления. Эти результаты можно качественно объяснить на основании принципа Ле Шателье, с которым мы уже познакомились в разд. 12.4, ч. 1. Здесь мы воспользуемся принципом Ле Шателье для предсказания влияния изменений внещних условий на поведение равновесной системы. Мы рассмотрим три способа, с помощью которых можно сместить химическое равновесие 1) добавление в реакционную систему дополнительных количеств реагентов или продуктов, 2) изменение давления и 3) изменение температуры. [c.52]

Вот что рассказывает по этому вопросу Митташ Когда в 1909 г. встал вопрос о передаче в технику найденного Габером процесса прямого синтеза аммиака, К. Бош, которому этот вопрос был поручен, поставил перед своими сотрудниками задачу— заменить дорогие и редкие вещества, осмий и уран, более доступными или улучшить известные до сих пор мало пригодные катализаторы настолько, чтобы их можно было применить в промышленности... Наше главное внимание было посвящено смесям железа с другими металлами, но в порядке лабораторных опытов мы помимо железа, следуя периодической системе элементов, смешивали каждый элемент А с любым элементом В как таковым или в виде соединения в разных соотношениях и различными способами [7]. Митташ и его многочисленные сотрудники Баденских заводов ИГ Фарбениндустри поставленную перед ними задачу решили катализатор в результате таких поисков был найден. Кроме того, были взяты патенты на сотни других катализаторов, изученных попутно при решении указанной задачи. Таким образом, результаты практической работы продвинулись очень далеко, но сколько-нибудь, [c.115]

Образование ароматических углеводородов при высокотемпературных процессах, например, при крекинге нефти в интервале температур 400—600° С, коксовании угля при 800—1100° С и пиролизе метана при температурах до 1200° С, свидетельствует об их большой термической стабильности. Эта стабильность объясняется необычайно прочными уг-лерод-углеродными связями в ароматическом ядре и упоминалась еще в правиле Габера (1896), которое гласит, что связь С—С в ряду ароматических углеводородов является более стабильной, чем углерод-водо-родная связь С — Н, тогда как для алифатических углеводородов имеет место обратная зависимость [21]. Причину большей стабильности связей С — С в ароматических углеводородах можно объяснить тем, что их структура напоминает стабильную структуру кристаллического графита, тогда как углерод-углеродные связи алифатических углеводородов аналогичны углеродным связям в термически менее стабильных кристаллах алмаза. [c.93]

Первоначальный процесс, широко распространенный и в настоящее время, имеет следующие показатели давление 200—250 ат, температура 550 °С, объемная скорость 35 000—45 000 4 , срок службы катализатора от 2 до 5 лет. Производительность реактора Габера—Боша содержащего 2 т катализатора, составляет 18 т аммиака в сутки, время контактирования равно приблизительно 20 сек. Реактор Клода работает при давлении 1000 ат и имеет производительность 144 кг аммиака/кг катализатора в сутки, время контактирования около 40 сек. Катализатор, получающийся при разложении железистосинеродистого алюминия, [c.324]

Определяющую роль в трактовке механизма окисления, катализируемого металлами переменной валентности, сыграли работы Габера и Вейса [28]. Каталитическое окисление органических соединений в присутствии металлов переменной валентности включает элементарные стадии, характерные как для ионных, так и для радикальных реакций [12, с. 209]. В результате реакции между ионом металла и реагентом происходит изменение валентности иона металла и образуется свободный радикал, обусловливающий возникновение и развитие цепного процесса окисления [c.629]

Рассмотрим ключевую реакцию процесса Габера, которая записана с использованием электронных формул [c.517]

Элементы группы 5А проявляют самые разнообразные свойства, от сильно неметаллических у азота до явно металлических у висмута. Азот и фосфор обнаруживают степени окисления от -Ь 5 до — 3. Фосфор, не столь электроотрицательный, как азот, чаще, чем азот, встречается в состояниях с положительными степенями окисления. Важнейшим источником азота служит земная атмосфера, в которой он существует в виде молекул N2- Наиболее важным промышленным процессом связывания N2 в соединения является процесс получения аммиака по методу Габера. Другой важный промышленный процесс, процесс Оствальда, используется для превращения МНз в азотную кислоту НМОз-Это сильная кислота и одновременно хороший окислитель. Соединения азота применяются как важные сельскохозяйственные удобрения. [c.330]

Термодинамика вооружила химика знаниями, раскрывающими перед ним все возможности химии и позволяющими планировать любые химические процессы. Особенно она ценна для химика технолога. Впервые (1913 г.) применил термодинамику к процессу фиксации азота из воздуха (синтез аммиака) немецкий химик Ф, Габер (1868—1934). С этого времени термодинамика прочно вошла в практику и стала незаменимым инструментом в поиске новых технологических процессов, их разработ.че и внедрении в практику. [c.152]

В качестве примера прямого органического электросинтеза рассмотрим получение анилина из нитробензола, открытое и изученное Габером в 1898 г. Процесс идет в слабо кислой среде на свинцовом катоде по схеме [c.253]

Связанный азот, получаемый промышленным способом, главным образом, при помощи процесса Габера, в настоящее время составляет более 30% всего имеющегося на нашей планете связанного азота. [c.41]

Если из реакционной системы непрерывно удалять образующиеся в ней продукты, реакция будет мещаться в сторону образования все новых и новых продуктов. Сжижая образующийся NHз, можно значительно повысить выход ЫНз в процессе Габера одновременно с удалением жидкого ЫНз газообразные N2 и Н2 используются для очередного цикла реакции, что позволяет получить дополнительное количество ЫН, ,. Общая схема процесса Габера показана на рис. 14.4. Если реакцию проводят так, что равновесие не успевает установиться вследствие удаления продуктов, или если кон- [c.53]

Скорость, с которой реакция достигает состояния равновесия, имеет важное практическое значение. В качестве примера снова обратимся к синтезу аммиака из N2 и Н2. При разработке процесса синтеза аммиака Габер столкнулся с очень серьезной проблемой. Желательно было синтезировать аммиак при как можно более низкой температуре, допускающей, однако, достаточно большую скорость реакции. Но в отсутствие катализатора азот реагирует с водородом с незначительной скоростью как при комнатной, так и при намного более высоких температурах. Вместе с тем Габер должен был считаться с быстрым уменьшением константы равновесия при повышении температуры, о чем позволяют судить данные табл. 14.4. При достаточно высоких температурах, обеспечивающих удовлетворительную скорость реакции, образовывалось слишком мало аммиака. Для решения этой дилеммы необходимо было разработать катализатор, который бы обеспечивал довольно быстрое достижение равновесия при сравнительно невысокой температуре, чтобы константа равновесия оставалась еще достаточно большой. Поэтому Габер направил свои усилия на разработку именно такого катализатора. [c.58]

Процесс Габера (разд. 14.1)-реакция синтеза аммиака ЫНз из Нз и N2, оптимальные условия проведения которой (температура, давление и катализатор) были разработаны Фрицем Габером и его сотрудниками. [c.61]

Если предполагается провести реакцию, имеющую благоприятную константу равновесия, т. е. протекающую с превращением значительной доли реагентов в продукты, то остается только позаботиться о том, чтобы она имела соответствующую скорость. Последнее может оказаться нелегким делом, но напряженная работа и упорные поиски в конце концов нередко позволяют найти катализатор, ускоряющий медленную реакцию, или какой-нибудь способ гулирования слишком быстрой реакции. Прекрасным примером успешного исследования такого типа является открытие Габером катализатора для синтеза аммиака, о котором рассказывалось в гл. 14. Однако, если бы Габер пытался связать азот, проводя реакцию между N2 и О2 при 400-500°С, вместо того чтобы использовать реакцию между N2 и Н2, ему никогда не удалось бы разработать успешный процесс. Константа равновесия реакции между N2 и О2 с образованием N0 в указанном температурном диапазоне слишком мала, чтобы равновесное количество N0 было достаточным для практических целей. Даже если бы имелся катализатор, ускоряющий реакцию между N2 и О2 с образованием N0, то такая реакция все равно не имела бы практического значения. Очевидно, необходим какой-то способ, позволяющий заранее предсказывать, успеет ли реакция в значительной степени сместиться в сторону образования продуктов, прежде чем она достигнет равновесия. [c.171]

Данная реакция протекает вследствие того, что интенсивное выделение тепла и ионизация воздуха при разряде молний приводят к разрыву молекул Nj. Эта простая реакция, включающая образование азотсодержащего соединения из Nj, является примером связывания (фиксации) азота. Как было рассказано в гл. 14, первым промышленным способом связывания азота был процесс Габера. В процессе Габера N2 из атмосферного воздуха и Н2 (последний обычно получают из СН4, входящего в состав природного газа ) соединяются с образованием NH3 [c.315]

Каталитическое превращение МНз в N0 лежит в основе промышленного способа получения кислородсодержащих соединений азота и является одной из стадий так называемого процесса Оствальда. Подобно процессу Габера, этот процесс был разработан в Германии накануне первой мировой войны. Он позволил превращать МНз в азотную кислоту для производства взрывчатых веществ. [c.318]

Одним из наиболее изученных и в то же время сложных объектов электрохимического исследования являются нитросоедине-ния. Уже в начале XX в. Ф. Габером была разработана схема катодного восстановления нитробензола, включающая электрохимические (сплошные линии) и химические (пунктирные линии) стадии процесса [c.262]

Схема Ф. Габера сыграла выдающуюся роль в исследовании пути реакции электровосстановления ароматических нитросоединений. Однако с современной точки зрения она не полностью отражает механизм процесса, так как не включает стадии образо-ванпя промежуточных продуктов радикального характера, межмолекулярных комплексов, процессов протонирования участников реакции и другие моменты. Ее применимость становится особенно ограниченной, если речь идет о восстановлении не самого нитробензола, а других нитросоединений. [c.263]

Габера процесс П(юмышленный каталитический синтез аммиака нз азота и водорода [c.544]

Если только. 1301 связать с другими элементами, он уже легко переводится в другие азотсодержащие соединения. Таким образом, огромное значение процесса Габера со<тоит в превращении труднодоступных молекул азота в легаодоступные молекулы аммиака (рис. VIII.7). А аммиак при соответствующих условиях легко реагирует с газообразным кислородом с образованием диоксида азота [c.517]

Первые попытки синтезировать метанол были предприняты в начале XX в. после того, как было обнаружено каталитическое действие металлов и их оксидов в отношении образования соединений из более простых веществ, например аммиака из азота и водорода, а также после разработки основ физикохи-мии и создания подходящего оборудования для проведения процессов при высоких давлениях и температурах. В то время при синтезе метанола использовали результаты исследований по синтезу аммиака Ф. Габера, В. Периста и др. [c.209]

Борн показал, как можно сопоставить теоретические (рассчитанные) значения энергии решетки с экспериментальными данными. На рис. А.50 приведена схема так называемого термодинамического ци Кла Габера — Борна. 1 моль Na l в виде кристалла можно получить при образовании кристаллической решетки соли из ионов Na+ и С1 , при этом высвобождается энергия решетки Е. В то же время мысленно можно осуществить процесс в несколько стадий перевести Na+ и С1 в атомарные Na и С1, при этом нужно затратить энергию на преодоление сродства к электрону иона С1 ЕА. а выделится энергия ионизации иона натрия /. Далее атомарные Na и С1 можно перевести в металлический натрий и газообразный СЬ, при этом выделится энергия сублимации натрия L и энергия диссоциации хлора Наконец, при образовании хлорида натрия из ме- [c.115]

Многие химические реакции не протекают до конца, другими словами, смесь реагентов не полностью превращае-гся в продукты. По прошествии некоторого времени изменение концентраций реагентов прекрашается. Реакционная система в таком состоянии представляет собой смесь реагентов и продуктов реакции. Химическая система в таких условиях находится в состоянии так называемого химического равновесия. Мы уже встречались с примерами простейших равновесий. Так, в замкнутом сосуде устанавливается равновесие между парами вещества над поверхностью его жидкой фазы и самой жидкостью. Скорость перехода молекул жидкости в газовую ф 1зу становится равной скорости перехода в жидкую фазу газовых молекул, ударяющихся о поверхность жидкости. Другим примером является равновесие между твердым хлоридом натрия и его ионами, растворенными в воде (разд. 12.2, ч. 1). В этом примере скорость, с которой ионы кристалла покидают его поверхность, переходя в раствор, равна скорости перехода ионов из раствора в кристаллическое вещество. Приведенные примеры показывают, что равновесие не является статическим состоянием, которое характеризуется отсутствием всяческих изменений. Наоборот, оно имеет динамический характер, т.е. представляет собой совокупность противоположно направленшэгх процессов, протекающих с одинаковой скоростью. Данная глава посвящена рассмотрению химического равновесия и изучению законов, на которых основано его описание. Чтобы продемонстрировать, какую роль играют в химии представления о равновесии, и сделать их более понятными, мы начнем с обсуждения одной из промышленно важных реакций-процесса Габера, применяемого для синтеза аммиака. [c.40]

Исследования Габера представляли большой интерес для немецкой химической промышленности того времени. Германия готовилась к первой мировой войне, а со единения азота имели большое значение для производства взрывчатых веществ. Без синтетического источника этих соединений азота Германия могла бы проиграть в со перничестве с другими странами. К 1913 г. Габер разработал процесс, который можно было использовать в промышленности, и затем впервые было организовано крупно тоннажное производство аммиака из атмосферного азота. В следующем году разрази лась первая мировая война. [c.41]

Впоследствии процесс Габера стал основным способом связывания атмосферного азота во всем мире. По имеющимся оценкам только в Соединенных Штатах в 1978 г. с помощью процесса Габера синтезировано 18 миллионов тонн аммиака. Получаемый в процессе Габера аммиак можно не только непосредственно вносить в почву, но и превращать в аммонийные соли, например сульфат аммония (NH4)2S04 или в гидрофосфат аммония (NH4)2HP04, которые затем используются в качестве удобрений. [c.41]

При разработке процесса, названного впоследствии его именем, Габер столкнулся с двумя совершенно разными проблемами. Во-первых, существует ли катализатор, который бы позволил осуществить данную реакцию с достаточно высокой скоростью при приемлемых на практике условиях. После длительных и трудных поисков Габеру удалось найти подходящий катализатор мы вернемся к этому аспекту его работы в одном из следующих разделов. Во-вторых (при условии, что катализатор удалоо . найти), необходимо было выяснить, до какой степени можно поднять выход аммиака, получаемого из азота Вот этим-то последним вопросом, который имеет прямое отношение к химическому равновесию, мы сейчас и займемся. [c.41]

Процесс Габера проводят в высокопрочном реакционном сосуде под давлением в несколько сотен атмосфер в присутствии катализатора и при температуре в несколько сотен фадусов Цельсия. В таких условиях газообразные азот и водород реагирую т друг с другом, образуя аммиак. Но в процессе реакции N2 и Н2 расходуются не полностью. В какой-то момент времени реакция, по-видимому, приостанавливается, и [c.41]

До разработки процесса Габера главным азотсодержащим сырьем для производства соединений азота служили залежи NaN03 в чилийской пустыне. В природньи условиях связывание азота производят бактерии, живущие в клубнях корней бобовых растений, например гороха, фасоли, земляных орехов и люцерны, а также при разрядах молний [см. уравнение (21.56)]. [c.315]

Наряду с теорией, рассматривающей образование коллоидных систем как процесс кристаллизации, уже сравнительно давно существовали взгляды, согласно которым при быстром осаждении вещества из раствора могут быть получены коллоиднь е системы с аморфными частицами, лишь впоследствии приобретающими кристаллическое строение. Например, Габер еще в 1922 г. считал, что характер новой фазы зависит от скорости двух процессов — скорости упорядочения и скорости агрегирования молекул. Если скорости первого процесса больше, то могут получаться кристаллические частицы. Если, наоборот, быстрее протекает второй процесс, то возникает аморфная фаза. Аналогично высказывался и [c.228]

Химический тренажер. Ч.1 (1986) -- [ c.21 , c.25 ]

Химия Краткий словарь (2002) -- [ c.68 ]

Современная общая химия Том 3 (1975) -- [ c.2 , c.352 , c.356 , c.417 ]

Современная общая химия (1975) -- [ c.2 , c.352 , c.356 , c.417 ]

Основы кинетики и механизмы химических реакций (1978) -- [ c.9 , c.10 , c.139 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология