15.მე-15 ჯგუფის ელემენტები

15.1.აზოტი. ფოსფორი

კითხვა:

როგორ პირობებში ატარებენ მრეწველობაში ამიაკის სინთეზს? რომელი კატალიზატორები გამოიყენება სამრეწველო მეთოდით ამიაკის სინთეზში?

პასუხი:

მრეწველობაში ამიაკს ღებულობენ აზოტის და წყალბადის ურთიერთქმედებით:

რეაქციის კატალიზატორებად, ძირითადად, გამოიყენება ფოროვანი რკინა და პლატინა. ეს უკანასკნელი გაცილებით ძვირია, ვიდრე ფოროვანი რკინა.

სინთეზის პირველ ეტაპზე ადგილი აქვს წყალბადის და აზოტის ადსორბციას მეტალური კატალიზატორის ზედაპირზე. ამ დროს წყალბადის მოლეკულები ატომებად იშლება, ხოლო აზოტის მოლეკულები ნაკლებად მტკიცე ხდება (აქტიურდება). კატალიზატორის ზედაპირზე წარმოქმნილი ამიაკის მოლეკულები აზოტის მოლეკულებით გამოძევდება და ასე მეორდება ეს პროცესები.

ამიაკის სინთეზის რეაქცია პირდაპირი მიმართულებით ეგზოთერმულია და მიმდინარეობს აირთა მოლების რიცხვის შემცირებით, ამიტომ გამოსავლიანობის გაზრდის მიზნით საჭიროა რეაქციის ჩატარება მაღალი წნევისა და დაბალი ტემპერატურის პირობებში. ოპტიმალურ პირობებად შერჩეულია 10-30 მპა წნევა და 450-500 °C ტემპერატურა, რადგან უფრო დაბალ ტემპერატურაზე რეაქციის სიჩქარე მცირდება. თუმცა ამ პირობებშიც კი, რეაქციის შექცევადობის გამო, აზოტის და წყალბადის ნარევის მხოლოდ ნაწილი გარდაიქმნება ამიაკად (აირთა ნარევის 10-20 %). ამიაკს აირთა ნარევიდან გაცივებით გამოყოფენ, ხოლო რეაქციაში შეუსვლელ, გამოსავალ აირებს (აზოტს და წყალბადს) ისევ აბრუნებენ ამიაკის სინთეზის რეაქტორში. ამიაკის გამოსავლიანობა ამ მეთოდით 90-95 %-ს აღწევს.