Haber-Bosch

[Marco Matzka]

Könnte jemand bitte erklären, welche Temperatur und welchen Druck ich beim Haber-Bosch-Verfahren anlegen muss und wieso genau das wegen der Gleichgewichtsreaktion so sein muss?

[Semjon Seemann]

Die Reaktion lautet: N2 + 3H2 --> 2NH3 und ist exotherm mit ca. -92,5kJ/mol. Für eine ordentliche Ausbeute werden mehrere Bedingungen benötigt:
1.hoher Druck (250-350 bar), 2. hohe Temperatur (450-550°C), 3. Katalysator und 4. Mengenverhältnis Stickstoff zu Wasserstoff 1 : 3. Der hohe Druck wird benötigt damit das Gleichgewicht nach LeChatelier zugunsten der Produkte verschoben werden kann. Auf Eduktseite stehen ja insgesamt 4 Gasteilchen, auf Produktseite nur 2. Entsprechend führt eine Kompression durch den hohen Druck zu einer Gleichgewichtsverschiebung zur Seite mit den kleineren Molekülen bzw. zu den Molekülen, die "weniger Platz einnehmen". Die hohe Temperatur ist eigentlich nicht so gut für die Ausbeute, da die Reaktion exotherm ist und damit die Rückreaktion begünstigt wird. Allerdings besitzt die Reaktion nach Zusatz des Katalysators immernoch eine relativ hohe Aktivierungsenergie, sodass hohe Temperaturen nötig sind um die Reaktion erstmal starten zu können. Es wird also ein Kompromiss zwischen Temperatur und anderen Reaktionsparametern getroffen um die Ausbeute zu maximieren. Außerdem wird stets synthetisiertes Ammoniak aus dem Reaktionsraum entfernt, sodass sich das Gleichgewicht zunehmend auf Produktseite verschieben kann.

[Marco Matzka]

Ah okay!
Dankeschön für deine Erklärung!