Das Haber-Bosch-Verfahren

• Reaktion:\(\ce{N2 + 3 H2} \rightleftharpoons \ce{2 NH3}\) — exotherm, 4 Gasteilchen werden zu 2.

• Druck (2.3.1):hoher Druck verschiebt zur Seite mit weniger Gasteilchen — mehr NH₃, zudem schneller.
• Temperatur (2.3.2):tiefe Temperatur vergrößert \(K\) — bei 25 °C läge fast nur NH₃ vor.
• Aber:die N≡N-Dreifachbindung ist sehr stabil; ohne Katalysator reagiert N₂ praktisch nicht.
• Katalysator (2.3.3):Eisen mit Promotoren (K₂O, Al₂O₃, CaO) — wird erst ab etwa 400 °C ausreichend aktiv.
• Kompromiss:etwa 450 °C und 150–300 bar; pro Reaktordurchgang entstehen nur rund 15 % NH₃.

Baue die Syntheseschleife: Wähle einen leeren Platz (1–5) und klicke dann den passenden Baustein an — ohne Auswahl wandert er auf den nächsten freien Platz (Tab und Enter gehen genauso). Ein Klick auf einen eingesetzten Baustein legt ihn zurück. Danach stellst du mit den Reglern den Kompromiss aus Druck und Temperatur ein.

Halte fest: Hoher Druck hilft Lage und Geschwindigkeit, kostet aber Verdichterarbeit. Tiefe Temperatur verbessert die Lage, macht den Katalysator aber zu langsam — pro Durchgang entsteht am meisten Ammoniak bei rund 450–500 °C. Das nicht umgesetzte Gas läuft im Kreis.

• Wasserstoff:aus Erdgas durch Dampfreformierung und CO-Konvertierung, zunehmend „grün“ aus Wasserelektrolyse.
• Stickstoff:aus der Luft — der Sauerstoff wird im Sekundärreformer verbrannt.
• Produkt entziehen:Kühlen verflüssigt NH₃ (Sdp. −33 °C) — \(Q\) sinkt unter \(K\), das Kreislaufgas reagiert beim nächsten Durchgang weiter.
• Kreislauf:nicht umgesetztes N₂/H₂ wird zurückgeführt; insgesamt werden so über 95 % des Synthesegases umgesetzt.
• Bedeutung:Grundlage der Stickstoffdünger — rund die Hälfte der Menschheit wird damit ernährt; die Synthese verbraucht etwa 1–2 % der Weltenergie.