19 세기 중반, 사람들은 이미 식물 성장 메커니즘에 대해 어느 정도 이해하고 있으며, 질소가 생물학에서 중요한 역할을 하고 있다는 것을 점점 더 인식하고 있다. 질소는 모든 생물 단백질에서 없어서는 안 될 원소이므로 인간과 자연계의 다른 생물의 생존에 큰 의미가 있다. 자연계에서 질소의 총 함량은 껍데기 총 질량의 약 0.04% 로 대부분 자유 상태로 대기에 존재한다. 공기는 공기의 주성분인 약 78% (부피 점수) 의 질소를 함유하고 있다. 하지만 인간이든 다른 생물 (소수의 생물 제외) 이든 공기에서 이 유유질소를 양분으로 직접 흡수할 수는 없다. 식물은 뿌리를 통해서만 토양에서 질소 화합물을 흡수하여 단백질로 바꿀 수 있다. 사람과 동물은 각종 동식물 중의 단백질만 먹어서 수요를 보충할 수 있다. 따라서 생물이 자연계에 질소를 필요로 하는 것은 자체 영양의 문제로, 결국 식물이 토양에서 질소 화합물을 흡수하는 문제로 귀결된다.
토양 중 질소 화합물의 주요 원천 중 하나는 동물 배설물이나 동식물 유해가 토양에 들어간 후 변환되어 형성된다는 것이다. 둘째, 번개는 공기 중의 질소와 산소를 결합하여 질소 산화물을 형성하여 빗물에 용해되어 토양에 떨어지게 한다. 셋째, 콩과 식물의 뿌리종양균과 같은 일부 세균은 공기 중의 질소를 흡수하여 질소 화합물을 생산한다. 그러나 이러한 원천은 대규모 농업 생산의 요구를 충족시키지 못하기 때문에 대기 중 유리 질소를 식물이 흡수할 수 있는 질소 화합물, 즉 질소 고정으로 변환하는 방법은 화학자들이 탐구할 수 있는 과제가 되고 있다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
이 과제는 19 년 말에 돌파구를 마련했다. 발명시간에 따르면 첫 번째는 시안화 칼슘을 만드는 것이다. 1898 년 아돌프 프랭크 (1834- 19 16) 와 그의 조수 F F F;
1900 년 CAC+N2/CACN+C 프랭크는 과열 증기로 시안화 칼슘을 가수 분해하면 암모니아를 생산할 수 있다는 것을 발견했다.
CACN+3H2O-CaCO3+2H3 = 이렇게 공기 중의 유리 질소는 시안화 칼슘과 암모니아의 질소 화합물로 고정되어 비료로 사용할 수 있다. 그래서 1904 년 독일은 최초의 산업생산장치를 설립했고, 1905 년에는 이탈리아도 공장을 건설했고, 이후 미국과 캐나다도 공장을 건설했다. 192 1 까지 세계 시안화 칼슘 생산량은 연간 50 만 톤에 이를 것이다. 하지만 이후 새 공장 건설이 중단되었다. 수소와 질소가 직접 암모니아를 합성하는 산업이 부상했기 때문이다.
두 번째는 질소와 산소가 직접 화합하여 질소 산화물을 생성하고, 물에 용해되어 질산과 아질산염을 생성하지만, 곧 암모니아 공업에 의해 돌출된다.
셋째, 수소와 질소는 암모니아를 직접 합성한다.
암모니아는 암모니아라고도 합니다. 이 단어는 고대 이집트 태양신 아몬 (아몬이나 아멘으로도 표기됨) 에서 유래했다. 고대 이집트 아몬 신전 옆에 있는 숭배자들이 낙타의 배설물과 남은 제물이 쌓여 오랜 변화 끝에 암모니아 함유 가스를 방출했기 때문이다. 자연계에서, 어떤 질소 함유 유기물도 공기 없이 분해하면 암모니아가 발생한다. 이 분해는 열이나 세균 때문이다. 마구간과 하수도에서 암모니아의 코를 찌르는 냄새를 맡을 수 있다.
1774 년 영국 화학자 프리스틀리 (1733- 1804) 가 염화암모늄 (NH4Cl) 과 수산화칼슘 (CA (OH) 그는 이미 암모니아 용액이 알칼리성이라는 것을 깨달았다. 암모니아는 물에 잘 용해되기 때문에 수은 제거와 가스 추출을 통해 수집된다. 당시 그는 모든 기체 물질을' 공기' 라고 불렀다.
1784 년 프랑스 화학자 Berthollet (1748-1822) 은 암모니아를 분석하여 질소와 수소로 구성되어 있는지 확인했습니다.
최초의 암모니아는 캐러마화공업 부산물 암모니아인데, 석탄에는 2% 의 질소가 함유되어 있기 때문이다. 코킹 과정에서 일부 질소 (약 20%~25%) 가 암모니아로 전환되어 가스에 함유되어 있어 물로 튀어나오면 굵은 암모니아가 되고 암모니아 함량은 1% 에 불과하다. 암모니아 함유 가스를 황산에 직접 도입해 황산 암모늄 ((NH4)2SO4) 을 준비한다.
KLOC-0/9 세기 이후 많은 화학자들이 질소와 수소 암모니아를 이용해 촉매, 아크, 고온, 고압 등의 수단을 이용해 실험을 시도했지만 성공하지 못했기 때문에 질소와 수소 암모니아를 사용하는 것은 불가능하다고 생각하는 사람들도 있다. 이것은 질소와 수소가 암모니아의 가역적 반응이기 때문입니다.
KLOC-0/9 세기까지 화학열역학, 화학역학, 촉매제에 약간의 진전이 있어 일부 화학자들이 정확한 이론지도하에 암모니아의 반응을 효과적으로 연구할 수 있게 되었다.
독일의 화학자인 허블 (프리츠 허블, 1868- 1934) 이 성공했다. 1901-1911기간 동안 그는 질소와 수소가 직접 암모니아를 합성하는 것에 대해 꾸준한 연구를 진행했다. 1904 년, 그는 대기압과1000 C 에서 질소와 수소를 철로 통과시켜 0.0 12% (부피점수) 의 암모니아 제품을 얻었다. 제품 중 암모니아의 농도가 너무 낮아 경제적 이득이 부족했지만 그는 실험을 멈추지 않았다. 그런 다음 네덜란드 화학자인 제이콥스 헨리쿠스 반트호프 (1852-1911) 가 제정한 화학역학 방정식을 근거로 허블이 계산했다. 프랑스 물리학자 헨리 루이 르 샤틀리 (1850- 1936) 가 제시한 질량작용법에 따라 상압과 다른 온도에서 암모니아의 균형 농도를 계산하고/Kloc-; 위의 작업을 통해 그는 합성 암모니아의 전환률이 황산만큼 높을 수 없다는 것을 깨닫고 고압 순환 반응기를 채택하는 방법을 고려해 이 순환에서 생성된 암모니아를 끊임없이 분리해 효과적인 촉매제를 선택해 성공을 거두었다. 1908 년 허블은 암모니아 원시특허를 신청해 처음으로 암모니아 합성가스를 회수하겠다는 구상과 고압 기체 순환에서 열에너지를 회수하는 조치를 제시했다. 1909 년, 그는 플루토늄과 우라늄-탄화 우라늄 혼합물을 촉매제의 특허로 신청했다. 19 10 5 월, 그는 마침내 실험실에서 만족스러운 성과를 거두었다. 우선 질소와 수소는 65438 075KGF/CM2 의 압력과 550 C 온도에서 반응하여 혼합가스에서 8% 의 암모니아를 얻는다. 나중에 우라늄-탄화우라늄을 촉매제로 125 kgf/cm2 의 압력과 500 C 의 온도로 10% 의 암모니아를 얻었다. 19 10 5 월1
하병창 허블과 세계 최초의 암모니아 공장. 화학통보, 1984(9).
허블은 화학자 칼 보시 (1874- 1940), F 라페 (F. Lappe), 미타시 (Alwin Mittash) 독일의 유명한 Badische Anilin 과 Soda Fabrick (바스프) 은 보세에서 암모니아 공업에 필요한 고압 설비로 만들어졌다. 랩은 고온 및 고압 하에서 일련의 기계적 문제를 해결합니다. Mittach 는 산업용 암모니아 합성을 위해 소량의 알루미나와 탄산칼륨을 함유한 철 촉매제를 개발하는 데 성공했다. 19 1 1 년, 그들은 독일 루드비히샤펜 근처의 Oppau 에 세계 최초의 암모니아 공업공장을 설립했다. 합성 암모니아의 연간 생산 능력은 9000 톤으로 정해져 있으며, 2003 년 9 월 9 일에 착공하여 인공질소 고정을 완성하였다. 이 때문에 허블은 19 18 노벨 화학상을, 보시도 193 1 노벨 화학상을 수상했다.
허블은 수백만 명의 굶주린 생물을 구할 수 있는 방법을 만들었지만, 그는 끔찍한 살인 무기를 설계했다. 19 15 4 월 22 일 내년 5 시경 1 차 세계대전이 발발했다. 약 6000 개의 강철병과 약 180 톤의 염소가 독일에 의해 열리고 벨기에 이푸르 방어선을 지키는 캐나다 연합군과 프랑스 알제리 군대의 손에 흩어져 15000 명의 사상자가 발생했으며, 그중 5000 명이 사망한 것은 역사상 처음이다. 그의 아내 클라라 이모발은 화학 박사인데, 그녀는 그에게 이 일을 포기하라고 간청했다. 남편이 거절한 후 그녀는 하퍼의 권총으로 자살했다. 이에 따라 허블은 후세 사람들의 질책과 욕설을 받았다.