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Sveni
14.5.2021
Chemie
Ammoniaksynthese
Das Haber-Bosch-Verfahren revolutionierte die chemische Industrie und ist heute einer der wichtigsten industriellen Prozesse zur Ammoniakherstellung. Diese Synthesemethode ermöglicht die Produktion von Ammoniak aus Luftstickstoff und Wasserstoff unter bestimmten Reaktionsbedingungen und bildet die Grundlage für die weltweite Düngemittelproduktion.
14.5.2021
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Das Haber-Bosch-Verfahren ist ein großindustrielles chemisches Verfahren zur synthetischen Herstellung von Ammoniak. Bei dieser Gleichgewichtsreaktion verbinden sich Stickstoff und Wasserstoff zu NH₃, einem farblosen Gas mit stechendem Geruch, das bei -33°C flüssig wird.
Die Ammoniaksynthese wird durch die Reaktionsgleichung N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) beschrieben. Die Erfinder Fritz Haber und Carl Bosch entwickelten das Verfahren im frühen 20. Jahrhundert, wofür sie später den Nobelpreis für Chemie erhielten. Haber gelang es 1909, kontinuierlich 80g Ammoniak pro Stunde zu produzieren, bevor Bosch die großtechnische Umsetzung vorantrieb.
Für die Herstellung von Ammoniak werden Stickstoff aus der Luft (kostengünstig) und Wasserstoff (aus Methan und Wasserdampf) im Verhältnis 1:3 gemischt. Die Synthesebedingungen sind entscheidend: Die Reaktion läuft bei 400-500°C und 200-300 bar Druck ab, wobei Fe₃O₄ als Katalysator dient. Nach dem Prinzip von Le Chatelier verringern hohe Temperaturen die Ausbeute, während Druckerhöhung die Hinreaktion begünstigt.
Merke: Die Ammoniakherstellung ist ein Paradebeispiel für die Anwendung des Chemischen Gleichgewichts in der Industrie. Obwohl nur etwa 15% des Gases zu Ammoniak umgesetzt werden, macht das Kreislaufsystem den Prozess hocheffizient.
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Ionen&Salze
Zusammenfassung zum Thema Ionen und Ionenverbindungen
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Edelgase
- Helium und Argon als Beispiel - alle Edelgase (Leuchtfarbe + Verwendung) - Eigenschaften - Edelgase und Licht - Ballongas - Kühlmittel - Tiefenrausch und Taucherkrankheit - Edelgasverbindungen
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Radikalische Substitution
1)Erläuterung, Reaktion, Mechanismus 2) Energiebetrachtung, Energiediagramm, Selektivität
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Säure-Base-Titration, Aufbau und Berechnung
Erläuterung der Säure-Base-Titration und der Bestimmung des Äquivalenzpunkts sowie des Neutralisationspunkts in einer Lösung.
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Atombau
Aufbau von Atomen, Atomkern, Atomhülle und das Schalenmodell
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Reaktionsgleichungen aufstellen
Anleitung zum Aufstellen von Reaktionsgleichungen
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Sveni
@sveni_ogjl
Das Haber-Bosch-Verfahren revolutionierte die chemische Industrie und ist heute einer der wichtigsten industriellen Prozesse zur Ammoniakherstellung. Diese Synthesemethode ermöglicht die Produktion von Ammoniak aus Luftstickstoff und Wasserstoff unter bestimmten Reaktionsbedingungen und bildet die Grundlage für die weltweite Düngemittelproduktion.
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Das Haber-Bosch-Verfahren ist ein großindustrielles chemisches Verfahren zur synthetischen Herstellung von Ammoniak. Bei dieser Gleichgewichtsreaktion verbinden sich Stickstoff und Wasserstoff zu NH₃, einem farblosen Gas mit stechendem Geruch, das bei -33°C flüssig wird.
Die Ammoniaksynthese wird durch die Reaktionsgleichung N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) beschrieben. Die Erfinder Fritz Haber und Carl Bosch entwickelten das Verfahren im frühen 20. Jahrhundert, wofür sie später den Nobelpreis für Chemie erhielten. Haber gelang es 1909, kontinuierlich 80g Ammoniak pro Stunde zu produzieren, bevor Bosch die großtechnische Umsetzung vorantrieb.
Für die Herstellung von Ammoniak werden Stickstoff aus der Luft (kostengünstig) und Wasserstoff (aus Methan und Wasserdampf) im Verhältnis 1:3 gemischt. Die Synthesebedingungen sind entscheidend: Die Reaktion läuft bei 400-500°C und 200-300 bar Druck ab, wobei Fe₃O₄ als Katalysator dient. Nach dem Prinzip von Le Chatelier verringern hohe Temperaturen die Ausbeute, während Druckerhöhung die Hinreaktion begünstigt.
Merke: Die Ammoniakherstellung ist ein Paradebeispiel für die Anwendung des Chemischen Gleichgewichts in der Industrie. Obwohl nur etwa 15% des Gases zu Ammoniak umgesetzt werden, macht das Kreislaufsystem den Prozess hocheffizient.
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Der Produktionsprozess der Ammoniaksynthese beginnt mit der Kompression des Gasgemisches auf 200-300 bar durch Turbokompressoren. Nach der Reinigung von Verunreinigungen strömt das Gas in den Kontaktofen – ein druckfestes Reaktionsrohr, in dem die eigentliche Reaktion stattfindet.
Im Kontaktofen wird das Gasgemisch auf 400-500°C erhitzt und über einen Eisenoxid-Mischkatalysator geleitet. Dieser Katalysator senkt die Aktivierungsenergie, indem er die starke dreifache Bindung im Stickstoffmolekül aufbricht und die Anlagerung von drei Wasserstoffatomen ermöglicht. Die Reaktionsgleichung N₂ + 3H₂ → 2NH₃ beschreibt diesen Vorgang.
Nach der Reaktion wird das Gasgemisch abgekühlt, wobei das Ammoniak bei -33°C kondensiert und abgeschieden wird. Die nicht umgesetzten Gase werden in einem Kreislaufsystem zum Kontaktofen zurückgeführt, was das Verfahren besonders wirtschaftlich macht. Die weltweite Ammoniak-Produktion basiert fast vollständig auf diesem Prinzip.
Die Verwendung von Ammoniak ist vielfältig, wobei 80-85% in der Düngemittelproduktion eingesetzt werden. Auch für die Herstellung von Kunststoffen, Farbstoffen und Salpetersäure ist Ammoniak unverzichtbar. Durch Neutralisation mit Salpetersäure entsteht Ammoniumnitrat (NH₄NO₃), ein wichtiger Dünger.
Wusstest du? Das Haber-Bosch-Verfahren versorgt heute etwa die Hälfte der Weltbevölkerung mit Nahrung, da ohne die künstlichen Stickstoffdünger die intensive Landwirtschaft nicht möglich wäre. Forscher arbeiten aktuell an "grünem Ammoniak", bei dem der Wasserstoff aus erneuerbaren Energien gewonnen wird.
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Stefan S
iOS user
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Android user
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Anna
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Jana V
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Lena M
Android user
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Timo S
iOS user
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Sudenaz Ocak
Android user
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Greenlight Bonnie
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Julia S
Android user
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Marcus B
iOS user
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Sarah L
Android user
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Hans T
iOS user
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