Neuer Einblick in, wie Ammoniak gebildet wird

Für den vergangenen 100 Jahren das Haber-Bosch-Verfahren wurde verwendet, um zu konvertieren atmosphärischen Stickstoff in Ammoniak, die wesentlich in der Herstellung von Dünger. Trotz der langjährigen Zuverlässigkeit des Prozesses, haben die Wissenschaftler hatten wenig Verständnis dafür, wie es tatsächlich funktioniert. Aber jetzt ein team von Chemikern, unter der Leitung von Patrick Holland von der University of Rochester, hat einen neuen Einblick in, wie das Ammoniak wird gebildet. Ihre Ergebnisse sind veröffentlicht in der neuesten Ausgabe von Science.

Holland fordert, Stickstoff-Moleküle „eine Herausforderung.“ Während Sie reichlich in der Luft um uns herum, das macht Sie wünschenswert für die Forschung und Herstellung, Ihrer starken dreifach-Bindungen sind schwer zu brechen, so dass Sie stark reagieren nicht. Für das Letzte Jahrhundert, das Haber-Bosch-Verfahren ist die Verwendung eines Eisen-Katalysators mit extrem hohem Druck und hohen Temperaturen zu brechen diese Bindungen und der Herstellung von Ammoniak, ein Tropfen in einer Zeit. Die Frage, wie das funktioniert, obwohl, wurde nicht beantwortet an diesem Tag.

„Das Haber-Bosch-Verfahren ist effizient, aber es ist schwer zu verstehen, denn die Reaktion tritt nur auf einem festen Katalysator, was schwierig ist, direkt zu untersuchen“, sagte Holland. „Deshalb haben wir versucht, einen Bruch der Stickstoff-Verwendung von Löslichen Formen von Eisen.“

Holland und sein team, die Meghan Rodriguez und William Brennessel an der University of Rochester und Eckhard Bill vom Max-Planck-Institut für Bioanorganische Chemie in Deutschland, gelungen, in Nachahmung der Prozess in Lösung. Sie entdeckten, dass ein Eisen-Komplex, kombiniert mit Kalium war in der Lage zu brechen die starken Bindungen zwischen den Stickstoff (N) – Atome und bilden einen Komplex mit einem Fe3N2 Kern, was bedeutet, dass drei Eisen – (Fe -) Atome zusammen arbeiten, um auf den Bruch der N-N-Bindungen. Der neue Komplex reagiert dann mit Wasserstoff (H2) und Säure zu Ammoniak (NH3) – etwas, das nie zuvor getan worden war, indem das Eisen in Lösung vor.

Trotz der Durchbruch, das Haber-Bosch-Prozess wird wahrscheinlich nicht ersetzt werden jederzeit schnell. Zwar gibt es Risiken in der Herstellung von Ammoniak, das bei extrem hohen Temperaturen und drücke, Holland weist darauf hin, dass der eingesetzte Katalysator in der Haber-Bosch ist wesentlich günstiger als das, was war, mit seinem team. Aber Holland sagt, es ist möglich, dass sein team die Forschung könnte schließlich helfen, in den kommenden up mit einer besseren Katalysator für die Haber-Bosch-Verfahren-eine, die erlauben würde, Ammoniak produziert werden bei geringeren Temperaturen und drücke.

Zur gleichen Zeit, die Ergebnisse könnten den Vorteil haben, weit entfernt von der Welt von Ammoniak und Dünger. Wenn die Eisen-Kalium-Komplex bricht auseinander die Stickstoff-Moleküle, die negativ geladenen Stickstoff-Ionen-namens Nitride — gebildet werden. Holland sagt, nitriden gebildet in Lösung könnte nützlich sein bei der Herstellung von Pharmazeutika und anderen Produkten.

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