토양에 있는 산소화합물의 주요 원천은 동물의 배설물이나 죽은 동식물이 토양에 들어간 후 변환되어 형성된다는 것이다. 뇌우가 배출될 때 대기에서 형성된 질소 산화물은 빗물에 용해되어 토양으로 유입된다. 콩과 식물과 공생하는 일부 근종균은 공기 중의 염소를 흡수하여 일부 브롬화합물을 생산한다. 그러나, 이러한 출처들은 대규모 농업 생산의 요구를 만족시킬 수 없다. 그래서 어떻게 대기 중의 유류가스를 식물이 흡수할 수 있는 질소화합물, 즉 암모니아의 고정을 화학자들이 탐구할 수 있는 과제로 바꿀 수 있을까.
이 학과는 20 세기 초에 돌파구를 마련했다. 첫째, 1898 년, 독일 화학교수 프랭크와 그의 조수 로스 박사, 이어 탄화칼슘이 질소에서1000 C 이상으로 가열되면 시안화 칼슘도 생산되고 시안화 칼슘 가수 분해가 암모니아를 생성하는 것을 발견했다. 따라서 처음에는 시안화 칼슘을 비료로 사용하는 것이 좋습니다. 1904 년에 독일은 최초의 공업 생산 설비를 세웠다. 1905 는 이탈리아에도 공장을 설립한 뒤 미국과 캐나다에도 공장을 세웠다. 192 1 까지 세계의 멜라민 칼슘 생산량은 연간 50 만 톤에 달했지만, 그 이후로 수소와 질소가 직접 암모니아를 합성하는 산업이 유유히 일어나고 있기 때문에 새 공장 건설이 점차 중단되었다.
그 후 질소와 산소는 전기를 통해 직접 결합하여 염소 산화물을 생성하는데, 염소 산화물은 물에 용해되어 질산과 아질산염을 생성한다.
공업 생산에서 이 방법을 실현하려면 강력한 전력과 안정적인 아크가 필요하다. 1904 이 실험은 노르웨이 물리학 교수 버크랜드와 엔지니어 에드가 설계했다. 그들은 냉각수가 있는 금관을 전극으로 사용하고 AC 전기를 도입했다. 생성 된 아크에 강한 자기장을 더하면 아크가 진동 원반을 형성하므로 화염 면적이 크게 증가하여 온도가 3300 C 에 달할 수 있습니다. 이 장치는 1905 년 노르웨이에서 가동되었다. 노르웨이에는 질산을 생산하는 데 사용할 수 있는 강력한 수력발전소가 있다. 그러나, 질산을 준비하는 이 방법은 산소산화 질산이 나타난 후 곧 공업가치를 잃었다.
암모니아의 산화는 암모니아로 시작한다. 합성산소의 발명은 질소의 세 번째 화학고정방법이다.
암모니아는 암모니아라고도 합니다. 이 단어는 고대 이집트의 생명과 생식의 신으로부터 온 것이다. 고대 이집트의 생명과 생식의 신 신전 옆에 낙타 똥과 순례자의 남은 제물이 쌓여 염화암모늄이 형성되기 때문이다. 질소 함유 유기물, 동식물 시체, 배설물은 세균의 작용으로 암모니아를 생산할 수 있다.
1774 년 프리스틀리는 염화 암모늄과 수산화칼슘의 혼합물을 가열하고 수은을 제거하여 먼저 암모니아를 수집했다. 1784 의 Berthollet 분석은 암모니아가 질소와 수소로 이루어져 있음을 확인했다. 19 세기에 많은 화학자들이 염소와 수소로 산소를 합성하려고 시도했고 촉매, 아크, 고온고압 등의 수단으로 시도했지만 모두 실패하여 질소와 수소로 암모니아를 합성하는 것이 불가능하다고 생각하는 사람들도 있다.
KLOC-0/9 세기까지 화학열역학, 화학역학, 촉매제 등 신학과의 연구 분야에 약간의 진전이 있었고, 일부 화학자들은 정확한 이론지도하에 합성 암모니아의 반응을 성공적으로 연구했다.
1904 년, 독일 화학자 허블은 철촉매제가 든 도자기관으로 합성실험을 했다. 대기압과1020 ℃고온에서 반응이 균형을 이룰 때 기체 혼합물에는 부피 점수가 0.0 12% 인 암모니아가 있는 것으로 나타났다. 1904 ~1911년 동안 그는 2 만여 차례 실험을 진행했다. 실험 자료에 따르면, 그는 고압에서 반응 가스를 순환시키고 이 순환에서 반응으로 생성된 암모니아를 연속적으로 분리함으로써 이 과정을 실현할 수 있다고 생각한다. 1909 년에 그는 플루토늄 혼합물과 탄화우라늄을 촉매제로 사용하는 특허를 신청했다. 19 10 May 는 마침내 실험실에서 만족스러운 결과를 얻었습니다.
허블은 성공적인 실험을 공업 생산에 적용하고 독일 바디시아닐린과 Soda 의 엔지니어 (예: Bosch, Lapp, Mitach 등) 와의 협력을 얻었다. 19 10 7 월 보세는 암모니아 산업에 필요한 고압 설비로 만들어졌다. 랩은 고온 및 고압 하에서 일련의 기계적 문제를 해결합니다. 미타혁은 소량의 산화 알루미늄과 탄산칼륨 보조촉매제를 함유한 철촉매제를 성공적으로 개발하여 공업암모니아 합성에 사용하였다. 그들은 19 1 1 에 세계 최초의 공업암모니아 공장을 설립하여 연간 암모니아 9000 톤,19/Kloc- 이때부터 인공질소 고정이 완성되었다.
수소의 합성은 암모니아를 합성했을 뿐만 아니라 고압 하에서 화학반응을 촉진하는 선례를 세웠다. 그 후 독일의 화학자인 베키우스는 고압법을 각종 화학 제품의 생산에 적용했다. 1920, 석탄은 고압법으로 액화되어 합성휘발유 성공.
이에 따라 허블은 19 18 노벨 화학상을 수상했습니다. 보시와 베키우스는 모두 노벨 화학상을 받았다.
하지만 허블은 수백만 명의 굶주린 생물을 구할 수 있는 방법을 만들었지만 살인의 무서운 수단도 설계했다.
1965438+ 제 1 차 세계대전이 발발한 2005 년 4 월 22 일 오후 5 시쯤 독일은 염소로 가득 찬 약 6000 개의 강철병을 열고 약 180 톤의 염소가 벨기에 이푸르의 방어선을 지키는 캐나다 연합군과 프랑스 알제리 군대의 손에 흩어져/KLOC 역사상 처음으로 화학무기를 사용한 것이다. 이것은 하퍼가 계획한 것이다. 그의 아내, 화학 박사는 그에게 이 일을 포기하라고 간청했지만, 남편이 거절하자 하퍼의 권총으로 자살했다. 이에 대해 허블은 후세 사람들의 질책과 욕설을 받았다.
합성 암모니아의 수소는 물에서 나오고 암모니아는 공기에서 나온다. 석탄을 실은 가스 발생로의 바닥에 공기를 불어 석탄을 태우다. 난로온도가1000 C 정도에 이르면 증기를 통해 일산화탄소와 수소를 생성하면서 동시에 열을 흡수한다. 난로 안의 온도를 유지하기 위해 실제 작동 중에 공기와 증기가 번갈아 불어와 얻은 가스를 반수가스라고 한다. 그 구성은 대략 다음과 같다.
H2: 38% ~ 42% N2: 21%~ 23% co: 30% ~ 32% CO2: 8% ~ 9% H2S: 0.2%
황화수소 (H2S) 는 암모니아수에 흡수된다.
촉매제의 존재 하에서, 일산화탄소는 열을 가하여 물과 반응하여 이산화탄소와 수소로 전환된다. 변환된 가스를 변환 가스라고 합니다.
전환 가스에서 이산화탄소의 물 용해도는 전환 가스에서 다른 성분의 용해도보다 훨씬 크기 때문에 물로 제거하거나 잿물과 암모니아로 흡수할 수 있다.
중탄산 수소는 중국 농촌에서 사용하는 작은 비료일 뿐이다.
소량의 일산화탄소가 흡수를 통해 초산 구리 암모니아 용액에서 제거된다.
수소와 질소를 얻은 순수한 혼합물은 압축 후 합성탑으로 들어가 일정한 온도와 압력으로 촉매제를 통과하고 일부 암모니아를 통과한다. 암모니아는 액화되기 쉬우므로 대기압과-33.4 C 에서 액체로 변한다. 합성탑에서 나온 질소, 수소, 암모니아는 냉각기로 들어가고, 암모니아는 액화되며, 질소, 수소는 기체이다. 분리기를 통과 한 후 암모니아는 질소 및 수소와 분리됩니다. 반응이 없는 질소와 수소는 순환압축기에서 합성탑으로 보내 재활용한다.
암모니아의 합성은 또한 질산의 제조를위한 길을 열어줍니다. 8 세기 아랍 연금술사 자빌은 질산의 제비를 썼다. 증류 65,438+0 파운드의 녹색과 0.5 파운드의 질산염을 얻어 일부 금속을 잘 녹일 수 있는 산을 얻었다. 1/4 파운드 염화암모늄을 넣으면 효과가 더 좋아진다.
황산은 녹반 증류에서 얻을 수 있고, 녹반과 질석 반응은 질산을 얻고, 염화암모늄을 첨가하여 염산을 얻는다.
염산 3 인분과 1 질산의 혼합물은 왕수이다.
8 세기 이래로 유럽인들은 이미 질석과 녹반으로부터 질산을 제조해 왔다. 황산 생산이 확대된 후 점차 질산나트륨과 황산반응에 의해 질산으로 만들어졌다.
앞서 언급했듯이, 질산은 20 세기 초에 일산화질소산화에 의해 만들어졌지만, 그 방법은 전력 소비가 매우 많다.
일찍이 1830 년 프랑스 화학제조업체인 cullmann 은 암모니아가 텅스텐의 촉매하에 산소와 결합하여 질산과 물을 생성한다고 제안했다.
1906 년 라트비아의 화학자 오스트발드는 이 방법을 산업화하여 19 18 년에 영국으로 도입했다.
그런 다음 촉매제를 계속 교체하십시오. 러시아의 화학자인 이고르 안드레예프는 19 14 년에 백금 이리듐 합금으로 전환했습니다. Frank 와 Carlo 의 연구에 사용된 산화 세륨과 산화 토륨의 혼합물은 촉매작용이 텅스텐만큼 좋지는 않지만 가격은 낮다. 현재 텅스텐합금을 많이 사용하고 있으며, 고온에서 암모니아는 먼저 일산화질소로 산화한 다음 이산화질소로 산화한다. 이산화질소는 물에 용해되어 질산을 형성한다.