하백이 암모니아 기술에 기여한 것은 무엇입니까?

2. 하백의 공헌이 크다.

바스프가 있는 루이 항구에서 라인 강으로 돌아왔을 때, 칼스루아라는 유명한 대학이 칼스루아 공학대학이라는 곳이 있었다. (윌리엄 셰익스피어, 칼스루어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 대학명언) 대학의 화학교수인 프리츠 하바이 (Fritz Ha Bai) 는 현재 크룩스의 경고에 크게 영향을 받아 암모니아 합성 연구에 뛰어들기 시작했다.

1902 년 초, 암모니아 이론을 연구하기 위해 하백은 미국에 가서 과학 고찰을 했다. 그는 특별히 나이아가라에 가서 자연계의 뇌우 방전을 모방하여 고정 질소를 생산하는 공장을 방문했다. 견학을 통해 그는 질소를 질소 산화물과 암모니아로 고정시키는 연구에 흥미를 느꼈다. 독일로 돌아온 후, 그는 실험실에 뛰어들어 이 획기적인 연구 작업을 시작했다.

1904 년 비엔나 화학기업인 마가리스 형제 두 명이 이 사업의 중요성을 깨닫고 칼스루아 공학대학원에 와서 하바이와 정식으로 계약을 맺고 질소수소 합성 암모니아를 연구했다. 그때부터 하백과 그의 학생, 조수들은 암모니아 합성에 대한 실험 연구에 투신했다.

하백은 역반응의 균형 조건에서 암모니아의 합성 이론을 연구했다. 하백은 촉매제에 대한 지식만으로는 충분하지 않으며 화학반응에 대한 새로운 이해, 즉 화학균형 이론이 필요하다고 생각한다. 이 이론의 핵심은 원료가 일반적으로 모두 생성 물질이 되는 것은 아니며, 동시에 생성 물질도 역반응을 일으킨다는 것이다. 일정한 반응 조건, 즉 농도, 온도, 압력 하에서 이런 양수 및 음수 반응은 균형을 이룬다.

하백은 이런 사고방식에 따라 반응 조건을 조정하면 이전에는 불가능하다고 생각했던 암모니아 합성이 실현될 수 있다는 것을 깨달았다. 하백은 우선 고온에서 이런 반응이 일어날 수 있다고 생각했다. 그는 자신의 생각에 따라 실험을 시작했지만 결과는 의외였다. 온도가1000 C 로 올라가면 암모니아의 생산량은 원자재 부피의 0.0 12% 에 불과하며 저온시 생산량보다 적다. 그러나 반응 온도가 낮아지면 반응이 매우 느려진다. 하백은 화학반응을 가속화하기 위해서는 적절한 촉매제가 필요하다고 생각한다.

1904 년 4 월부터 1905 년 7 월까지 1 년여동안 하백은 실험실에서 밤낮없이 각종 지루한 실험을 꾸준히 했지만 거의 모든 실험의 결과가 실망스러웠다. 결국 마굴리스 형제는 수익성이 없는 것을 보고 이 프로젝트에 대한 자금 지원을 취소했다. 이렇게 하백은 매우 난처한 지경에 빠졌다.

이와 함께 베를린 대학에서 화학균형이론을 연구한 월터 헤르만 네스터 교수도 암모니아 이론 연구에 힘쓰고 있다. 그는 직접 고압부를 만들어 고온 고압에서 실험을 했다. 실험이 끝난 후 그는 하백의 실험 결과에 문제가 있다는 것을 발견했다. 숫자가 너무 커서 실제로는 0.0032% 에 불과하며, 하백의 실험 결과가 실현 가능하지 않다는 것을 증명하기 위해 한 단계 작을 것이다.

산업화를 연구하기 위해 월터 헤르만 네스터는 유명한 화학회사에 설비를 만들어 달라고 요청했다. 압력이 그리 높지는 않지만, 이 회사는 여전히 이렇게 고온과 압력을 견딜 수 있는 설비를 생산하기가 어렵다. 그래서 그는 큰 잘못을 저질렀고 산업화에 대한 생각을 버리고 실험실 연구에 몰두했다.

하백은 틀렸지만, 이번 니스터와의 논쟁에서 생산량을 더 높이기 위해서는 질소와 수소에 고압을 가하여 온도를 낮추고 촉매제를 사용해야 한다는 것을 분명히 했다.

네스터는 낙담했다, 하백은 없다. 그는 월터 헤르만 네스터가 멈춘 곳에서 새로운 실험을 시작했다. 이때 그는 이 실험의 이론에 익숙해졌을 뿐만 아니라, 이미 성공의 기초를 갖추었다.

하백 등은 화학 균형 이론의 지도 하에 약간의 인내심 실험을 시작하여 어떤 압력과 온도에서 실험을 하면 생산량이 몇% 에 이를 수 있다. 그들은 또한 최고의 촉매제를 찾기 위해 많은 노력을 기울였다. 그들은 이미 수백 개의 대기압을 견딜 수 있는 반응용기를 총껍질에 내장하고, Awuel society 의 가스등회사가 제공하는 백금, 텅스텐, 우라늄 등 희귀금속의 새로운 촉매제를 찾으려고 애썼다.

하백은 이렇게 어려운 상황에서 고온 고압을 무릅쓰고 실험을 계속했다. 하백의 실험 연구가 여러 차례 실패했을 때,' 프랑스 과학원 학보' 는 프랑스 화학자들이 고온고압 암모니아를 이용해 반응기가 폭발했다고 보도했다. 이에 영감을 받아 하백은 실험 조건, 특히 반응 압력을 높이고 공예를 개선했다. 마침내 흥미진진한 진전을 이루어 암모니아 생산량이 크게 증가하였다.

1907 년 하백 등은 플루토늄이나 우라늄을 촉매제로 사용하여 약 550 C, 150 ~ 250 개 기압의 이상 고압 조건에서 8.25% 의 암모니아를 성공적으로 얻어 처음으로 0./ 이것은 의심할 여지없이 실용적인 가치를 지닌 돌파구이다. 이때 니스터는 50 개의 기압과 685 C 에서 파우더나 철분과 텅스텐을 촉매제로 사용했지만 암모니아의 생산량은 0.96% 에 불과했다. 하백의 실험은 네스터의 거의 8 배에 달한다.

이 승리는 하베스와 그의 조수들을 크게 고무시켰다. 그들은 합성 암모니아의 실험 연구가 이미 실용단계에 진입했다는 것을 예감하여 고온 고압 암모니아 공예에 대한 연구를 강화했다. 고된 실험 연구를 통해 그들은 일련의 직접 실험 데이터를 얻어 실험 연구의 속도를 크게 높이고 흥미진진한 새로운 진전을 이루었다.

하백의 과학 연구 성과는 유럽 화학공업을 크게 진동시켰고, 화학공업 사람들은 잇달아 그의 암모니아 특허를 사들였다. 독창적인 독일 바덴아닐린 소다 회사는 먼저 하백 2500 달러의 예약비를 지불하고 미래의 모든 연구 성과를 구매하겠다고 약속했다. 하지만 회사의 많은 엔지니어들은 강철 반응 용기의 적열 정도에 대해 불안하고, 이렇게 높은 압력에 더욱 놀라며 산업화에 대해 회의적인 태도를 취하고 있다. 그들은 프랑스 원자로 폭발 소식을 떠올리며 "어제 폭발한 고압부에는 7 개의 기압밖에 없었다" 고 우려했다. 하백의 고압 실험 조건도 폭발을 일으킬 수 있다는 뜻이다.

1909, 하백은' 순환' 이라는 새로운 개념을 제시했다. 이른바' 순환' 이란 화학반응이 발생하지 않은 질소와 수소가 반응기로 다시 돌아오는 것을 말한다. 반응 후 암모니아는 응축을 통해 분리되어 암모니아 생산량을 증가시켜 공정을 실용화한다. 이 개념은 암모니아 산업화 과정의 결정적인 돌파구라고 할 수 있다. 독일 정부는 매우 중시하여, 즉각 이 새로운 사상을 받아들이고 채택하였다.

그해 7 월 2 일, 하백은 실험실에서 암모니아 합성 장치의 작은 모형을 만들었는데, 이것은 세계 최초의 암모니아 합성 장치의 모형이다. 보세와 그의 부하 미타시는 바덴아닐린 소다 회사의 대표로 하백의 실험 기술과 장치를 받았다. 하백 현장은 그의 암모니아 공장을 시연하여 신기하게 시간당 0.08kg 의 속도로 암모니아를 합성했다. 박세는 액체 암모니아의 물방울을 목격했다. 관람하러 온 전문가들은 얼마 지나지 않아 일일 생산량이 몇 톤에 달하는 장치가 되어 산업화 전망을 분명하게 예측할 수 있을 것이라고 입을 모은다.

바덴아닐린 소다 회사는 즉시 하백의 암모니아 특허권을 구입하고 그 모든 연구 성과를 받았다. 쌍방은 또 협의에 서명했다. 주로 생산 공정이 어떻게 개선되든 암모니아 가격이 어떻게 떨어지든 바덴아닐린 소다 회사는 1 톤당 암모니아를 팔 때마다 10 마크를 나누어 수입이 영원히 변하지 않는다.

19 19 년, 과학스웨덴 학원은 하백이 발명한 암모니아가 경제적으로 큰 역할을 했다는 점을 감안하여 신중한 고려를 거쳐 하백노벨화학상을 수여하기로 공식 결정했다.19/KLOC-; 그 이후로 그는 세계적으로 유명한 화학자 중 한 명이 되었다.