აზოტი და ამიაკი

აზოტი ჰაერის თითქმის 80%-ს შეადგენს

აზოტი გამოიყენება ზოგიერთი მნიშვნელოვანი ქიმიკატის, მათ შორის აზოტშემცველი სასუქების, მისაღებად.

მოსავლის გაზრდის მიზნით ფერმერები ხშირად ანოყიერებენ ნიადაგს ამონიუმის ნიტრატით.

ხელოვნური სასუქის ერთი ნაკლი ის არის, რომ ნიტრატები შეიძლება გამოირეცხონ ნიადაგიდან ნაკადულებსა და მდინარეებში და ამგვარად, დააბინძურონ ჩვენი სასმელი წყალი.

სასუქების დასამზადებლად აირადი აზოტის დიდი რაოდენობაა საჭირო. პირველ საფეხურზე იღებენ ამიაკს.

 

ჰებერის პროცესი (მეთოდი?)

ამიაკი მიიღება ჰებერის მეთოდით.

ნედლეულად გამოიყენება ჰაერის აზოტი და ბუნებრივი აირიდან (მეთანიდან) მიღებული წყალბადი.

	აზოტი	+	წყალბადი		ამიაკი
	N2(g)	+	3H2(g)		2NH3(g)

ეს სიმბოლო   ნიშნავს, რომ რეაქცია შექცევადია. ის ერთდროულად ორივე მიმართულებით შეიძლება წარიმართოს. წარმოქმნილი ამიაკის ნაწილი მაშინვე იშლება წყალბადად და აზოტად.

როცა პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციის სიჩქარეები ერთმანეთს უტოლდება, მყარდება ქიმიური წონასწორობა. ყოველი ორი მოლეკულა ამიაკის წარმოქმნისას, ამიაკის სხვა ორი მოლეკულა იშლება აზოტად და წყალბადად.

მეტი ამიაკის მისაღებად რეაქციის პირობები უნდა შეიცვალოს იმგვარად, რომ წონასწორობა გადაიხაროს მარჯვნივ. ამასთან, რეაქციის სიჩქარე უნდა იყოს მაღალი.

 

ტემპერატურის გაზრდა

პირდაპირი რეაქცია ეგზოთერმულია, ის გამოჰყოფს სითბოს. შესაბამისად, შებრუნებული რეაქცია ენდოთერმულია და შთანთქავს სითბოს.

ტემპერატურის გაზრდა რეაქციის სიჩქარეს ზრდის, რადგან ნაწილაკები უფრო ხშირად ეჯახებიან ერთმანეთს.მაგრამ ეგზოთერმული რეაქციისთვის ტემპერატურის გაზრდა შეამცირებს, ხოლო ტემპერატურის შემცირება გაზრდის პროდუქტის გამოსავალს. ენდოთერმული რეაქციის შემთხვევაში კი პირიქითაა.

ჰებერის პროცესში ზომიერად მაღალი ტემპერატურა - დაახლოებით 450ºC გამოიყენება. ამ დროს რეაქციის სიჩქარე საკმარისად მაღალია და პროდუქტის გამოსავალი მისაღები. უფრო მაღალი ტემპერატურა გაზრდის ამიაკის წარმოქმნის სიჩქარეს, მაგრამ შეამცირებს მის რაოდენობას.

 

წნევის გაზრდა

რეაქციებში, რომლებშიც აირადი ნივთიერებები მონაწილეობენ, წნევის გაზრდა წონასწორობას გადახრის იმ მიმართულებით, რომელიც წარმოქმნის ნაკლები რაოდენობის აირად მოლეკულებს.

პირდაპირ რეაქციაში აირადი ნივთიერების ოთხი მოლეკულა ურთიერთქმედებს და წარმოქმნის ამიაკის ორ მოლეკულას. ამიტომ წნევის გაზრდა გადახრის წონასწორობას მარჯვნივ და შედეგად გაიზრდება ამიაკის გამოსავალი.

ამიტომ ჰებერის პოცესში დაახლოებით 200 ატმოსფეროს ტოლი მაღალი წნევა გამოიყენება.

 

კატალიზატორის გამოყენება

კატალიზატორი ორივე რეაქციის სიჩქარეს ერთნაირად ზრდის და ამიტომ არ მოქმედებს გამოსავალზე, მაგრამ მისი გამოყენება ზრდის რეაქციის სიჩქარეს, რითაც ზოგავს დროს და შესაბამისად ფულს. ამ რეაქციაში გასუფთავებულ აირებს ატარებენ ცხელ რკინის კატალიზატორზე.

ამიაკის დაშლის შესაჩერებლად მას მაშინვე აცივებენ და თხევად მდგომარეობაში გადაჰყავთ, რომ შეაგროვონ.

დარჩენილ აზოტსა და წყალბადს უკან აბრუნებენ, რომ ხელახლა შევიდნენ რეაქციაში.

სასუქის წარმოქმნის შემდეგ საფეხურზე ამიაკი დაჟანგვის გზით გარდაქმნება აზოტმჟავად. ის ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან ცხელი პლატინის კატალიზატორის თანაობისას და წარმოქმნის აზოტის მონოქსიდს.

აზოტის მონოქსიდი რეაგირებს ჰაერის ჟანგბადთან და წარმოქმნის აზოტის დიოქსიდს.

აზოტის დიოქსიდი შემდეგ ურთიერთქმედებს წყალთან აზოტმჟავის წარმოქმნით.

ჰერბერის პროცესით მიღებული ამიაკი ურთიერთქმედებს აზოტმჟავასთან და მიიღება სასუქი - ამონიუმის ნიტრატი. ეს ნეიტრალიზაციის რეაქციაა, რადგან ამიაკი ფუძეებს მიეკუთვნება.