ไนโตรเจนและแอมโมเนีย

อากาศจะเป็นส่วนผสมของก๊าซ ซึ่งประกอบด้วยไนโตรเจน 78 % ออกซิเจน 21 % และอีก 1 % เป็นก๊าซชนิดอื่นๆ ทั้งคาร์บอนไดออกไซด์ไอน้ำ
และก๊าซเฉื่อย

ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบสำคัญของสารเคมีหลายอย่างรวมทั้งสารเคมีรวมทั้งปุ๋ยที่ผลิตจากไนโตรเจน

ในดิน เกษตรกรมักจะเพิ่ม แอมโมเนียมไนเตรท เป็นปุ๋ยลงในดินเพื่อช่วยให้ทันยพืชต่างให้ผลิตอาหารให้มากขึ้นสำหรับมนุษย์

ข้อเสียอย่างหนึ่งของปุ๋ยสังเคราะห์ก็คือไนเตรธที่ได้มักจะถูกชังล้างจากดินลงไปสู้กระแสน้ำและแม่น้ำทำให้น้ำดื่มของเราถูกปนด้วยสาร

ในโรงงานอุตสาหกรรมจำเป็นต้องใช้ไนโตรเจนก๊าซไนโตรเจนเพื่อสร้างปุ๋ยไนโตรเจนจะถูกใช้ในการผลิตแอมโมเนียมซึ่งจะถูกนำไปใช้เป็นการทำเกลือแอมโมเนียม แอมโมเนียมไฮเตรทแอมโมเนียซัลเฟสและแอมโมเนียมฟอสเฟส ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของปุ๋ย

 

ฮาเบอร์โปรเฟส

ฮาเบอร์โปรเฟสเป็นการผลิตแอมโมเนีย แอมโมเนียมจะถูกผลิตขึ้นโดย กระบวนการฮาเบอร์

วัตถุดิบเช่น อย่างไนโตรเจน ในอากาศและ ไฮโดรเจน ซึ่งจะได้จากก๊าซธรรมชาติหรือมีเทน

	ไนโตรเจน	+	ไฮโดรเจน		แอมโมเนีย
	N2(g)	+	3H2(g)		2NH3(g)

สัญลักษณ์  ลูกศรไปกลับหมายถึง ปฏิกิริยาที่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งสามารถเป็นไปได้ทั้ง 2 ทิศทาง แอมโมเนียที่ได้นี้สามารถถูกทำให้เปลี่ยนกลับเป็นไฮโดรเจนและไนโตรเจนได้อีกครั้งหนึ่งในทันที

เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยามีค่าเท่ากับปฏิกิริยาย้อนกลับก็จะเกิด ดุลยภาพ ในทุกๆ 2 โมเลกุลของแอมโมเนียที่เกิดจะมีอีก 2 โมเลกุลแตกตัว

หากต้องการผลิตแอมโมเนียจำนวนมากขึ้น เงื่อนไขของปฏิกิริยาต้องเปลี่ยนดุลยภาพไปทางขวา ทั้งนี้ อาจจำเป็นต้องเพิ่มอัตราของปฏิกิริยาให้เพิ่มขึ้น

 

การเพิ่มอุณหภูมิ

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะเป็นปฏิกิริยาปล่อยความร้อน ส่วนปฏิกิริยาย้อนกลับที่เกิดจะเป็น ปฏิกิริยาแบบเก็บความร้อน

การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น เนื่องจากจะการชนกันของอนุภาคมากขึ้น แต่การเพิ่มอุณหภูมิของปฏิกิริยาปล่อยความร้อนก็จะลดอัตราของผลผลิต โดยการลดอุณหภูมิจะเป็นการเพิ่มผลผลิต ข้อเท็จจริงของปฏิกิริยาเก็บความร้อนจะเป็นตรงข้าม

ในปฏิกิริยาฮาเบอร์ จะใช้อุณหภูมิเฉลี่ยที่ประมาณ 450 องศาเซลเซียส อัตราจึงเร็วมาก และผลผลิตที่ได้ก็เป็นไปตามคาด หากใช้อุณหภูมิสูงขึ้นจะทำให้เกิดแอมโมเนียมากขึ้น แต่ในคุณภาพที่ต่ำลง

 

การเพิ่มความดัน

ในก๊าซที่สมดุล หากมีการเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้ดุลยภาพเปลี่ยนไปในทิศทางที่ทำให้เกิดจำนวนโมเลกุลน้อย

ปฏิกิริยาที่เกิดจากโมเลกุล 4 ตัวจะได้แอมโมเนีย 2 โมเลกุล ดังนั้น การเพิ่มความดันจะเปลี่ยนดุลยภาพไปทางขวาทำให้เพิ่มผลผลิตของแอมโมเนีย

ในปฏิกิริยาฮาเบอร์จะใช้แรงดันประมาณ 200 เท่าของบรรยากาศ

 

การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

ตัวเร่งปฏิกิริยาจะเพิ่มอัตราของทั้งสองปฏิกิริยา ดังนั้น จึงไม่ส่งผลกระทบต่อผลผลิตที่ได้ แต่จะทำให้เกิดเร็วขึ้น ประหยัดทั้งเวลาและเงิน ในปฏิกิริยาแบบนี้ ก๊าซบริสุทธิ์จะไหลผ่าน เหล็กร้อน ตัวเร่งปฏิกิริยา

เพื่อป้องกันไม่ให้แอมโมเนียแตกตัวกลับมาในทันทีทันใดจึงต้องทำให้เย็นลงและทำให้เป็นของเหลวจึงจะสามารถเก็บสะสมได้

ไนโตรเจนและไฮโดรเจนที่เหลือจะถูกนำไปใช้ใหม่เพื่อให้เกิดกิริยาใหม่อีกครั้งหนึ่ง

ขั้นต่อไปในการผลิตปุ๋ยก็คือเปลี่ยนแอมโมเนียให้เป็นกรดไนตตริค โดยการออกซิไดซิ่ง ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับออกซิเจนนั้นจะใช้โดยการผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา ทองคำขาวร้อนเพื่อผลิตไนโตรเจนมอนออกไซด์

ไนโตรเจนมอนออกไซด์จะมีปฏิกิริยากับออกซิเจนจำนวนมากในอากาศทำให้เกิด ไนโตรเจนไดออกไซด

ไนโตรเจนใดออกไซด์ก็จะเกิดแพร่เข้าไปในน้ำทำให้เกิดกรดไนตริค

แอมโมเนียที่ผลิตจากกระบวนการฮาเบอร์นี้กิริยากับกรดไนติเพื่อสร้างแอมโมเนียไนเตรท นี่คือกระบวนการที่เกิด ปฏิกิริยานิวตรอนไรท์เตชั่นเนื่องจากแอมโมเนียดังนั้นเป็น แอมโคไรท์