哈伯发明的合成氨及其应用

氮肥中最重要的是铵盐氮肥。氨是由氮元素和氢元素组成的一种化合物。空气中含有大量的氮气，但是，除了豆科植物根瘤菌能够固定氮元素之外，其他植物对氮气只能“望洋兴叹”。如何制得氮肥，供给植物生长的需要呢？

于是，科学家们把索取氮肥的目标放到了合成氨上。但是，合成氨怎么合成？是一个未知数，科学家在苦苦探索着。

第一位研究者是法国化学家勒夏特列，1900年，他从理论上论证，认为由氮气和氢气合成氨这一反应在高温下是能够完成的。于是，他把空气经高压降温得到氮气。又通过电解水在阴极得到氢气。但在操作过程中，混合气体混进了一些空气，在高温条件下氢气和氧气反应发生了爆炸。理查德里就此退却了，他不愿意做冒险家。

随后，德国化学家能斯特研究分析认为，这是一个放热反应，只能降温，不能升温；其次，这个反应时3体积的氢气和1体积的氮气反应，生成2体积的氨气，则是一个体积减少的反应，必须增大压强。这样的反应转化率比较低，因此，他认为研究合成氨没有什么前途。

科学是在不断探索中进步的。哈伯决心探索合成氨的问题。

哈伯通过研究发现，关键是要找到合适的条件和气压的条件。他决定提高温度再试验。他经过6500多次压强和温度的改变试验，终于发现在200个大气压600℃时，有8%的氮气与氢气转化为氨气。虽然消耗的时间比较长，但总算成功了，让人看到了黎明的曙光。

哈伯

但是，这样的反应远远不能应用于生产。于是，哈伯为了缩短反应的时间，就着手寻找催化剂，来加速该反应的进行。他通过一些金属以及合金等材料进行试验，挑选的材料达2500种之多。经过反复试验发现铁对合成氨的转化率具有明显的效果，极大缩短了转化时间。因为转化率低，他首先考虑到了原料气的循环工艺，这就是哈伯发现的氨气的转化方法。

从试验成功到工业化的批量生产，也需要一个艰难的过程。当哈伯的发明申请专利后，便同巴登公司合作，该公司组织了大量的化工专家和哈伯一起将“蓝图”付诸实施。他们将试验中的铁粉催化剂改为铁触媒催化剂。(www.xing528.com)

值得大书一笔的是，1913年，哈伯的合成氨设想终于实现了！一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产了。直到今天，人们还在沿用哈伯发明合成氨的方法。

合成氨的成功，为后世大量生产氮肥铺平了道路。

用氨跟硝酸、硫酸、二氧化碳化合成多种多样的化肥——硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵和尿素，供应农业生产的需要。氨肥与磷、钾混合，又制成了各种各样的复合肥料。但这一切都是以氨肥做基础。

氨不仅对农业有着重要的意义，而且是重要的工业原料。氨与它制出的硝酸广泛应用于制药、炼油、合成纤维、合成树脂、合成橡胶等工业部门。

氨、丙烯、空气和水蒸气按一定比例配合，在一定温度下通过催化剂获得丙烯腈，聚合得到“人造羊毛”腈纶。丙烯氰还是生产塑料、黏合剂、涂料、药物、抗氧剂、表面活性剂的中间体。

在合成树脂及合成橡胶方面也常以氨或硝酸为原料，如耐油著称的丁腈橡胶。

许多炸药以及药物都需要氨的参与。