それを理解し、「解決」する方法は次のとおりです。
1。方程式の理解:
* n₂: 窒素ガス(珪藻窒素)
* h₂: 水素ガス(二原子水素)
* nh₃: アンモニアガス
* 係数: 化学式(1、3、および2)の前の数値は、化学量論係数を表しています。それらは、反応に関与する各反応物と生成物のモルの相対的な数を示しています。
2。実際のハーバーボッシュのプロセス:
* 高圧: 反応は、アンモニアの形成を支持するために非常に高圧(約200気圧)で行われます。これは、窒素と水素からのアンモニアの形成により、ガス分子の数(2モルの生成物に対する反応物4モル)が減少するためです。 より高い圧力は、ガス分子が少ない状態で平衡を側面に向かって押します。
* 高温: 反応には、高温(約450°C)も必要です。これは直感に反するものですが(熱は吸熱性逆反応を好みます)、合理的な反応速度を達成する必要があります。
* 触媒: 鉄触媒を使用して反応を加速します。触媒は活性化エネルギーを低下させ、その過程で消費されることなく反応をより速く発生させます。
3。平衡:
Haber-Boschプロセスは平衡反応です。これは、順方向と逆反応が同時に発生することを意味します。 平衡状態では、前方反応と逆反応の速度は等しく、反応物と生成物の濃度は一定のままです。
反応を「解く」:
数学的方程式を解くのと同じ方法で反応を「解決」することはできませんが、アンモニアの形成を支持する条件を操作する方法を理解できます。
* 圧力の増加: 前に説明したように、これはアンモニアの形成を支持します。
* 低温: これは熱力学的観点からの順方向反応(アンモニア産生)を支持するが、反応速度も遅くなるだろう。
* 触媒を最適化: より効率的な触媒を使用すると、アンモニア産生の速度が増加する可能性があります。
要約:
反応n +3h₂=2nh₃は、アンモニア合成のための重要な産業プロセスであるハーバー・ボッシュのプロセスを表しています。反応条件を理解することにより、それらを操作してアンモニア生産を最大化できます。