Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

Быстро растущий спрос на азот и азотную кислоту заставил многих химиков искать способ получения водородных соединений азота на основе громадных запасов атмосферного азота [104].

В 1903 г. в Норвегии был построен завод, на котором при использовании дешевой гидроэлектроэнергии атмосферный азот превращался в пламени электрической дуги при 400° С в монооксид азота, а затем из него получали азотную кислоту. Однако для широкого практического распространения этого метода требовалось большое количество электроэнергии.

В Германии был разработан способ получения аммиака с использованием цианамида кальция. Он был основан на том, что при температуре 1000-1100° С азот реагировал с карбидом кальция, образуя цианамид кальция CaCN₂

и углерод. При взаимодействии цианамида кальция с водой под давлением выделялся аммиак.

В 1903 г. Ф. Габер начал лабораторные опыты по синтезу аммиака.

Фриц Габер (1868-1934)

Фриц Габер родился в 1868 г. в Бреслау; отец его был коммерсантом. Химическое образование Габер получил в Берлине и Гейдельберге. В 1896 г. он стал приват-доцентом технической химии в Карлсруэ, а в 1898 г.- профессором[224]. В 1903-1911 гг. Габер занимался проблемой синтеза аммиака. В результате его сотрудничества с Алвином Митташем и особенно с Карлом Бошем к 1913 г. эта проблема была решена в промышленном масштабе. Созданный метод получил название "метод Габера — Боша". В 1918 г. за разработку этого метода Габер получил Нобелевскую премию. В 1911г. Габер возглавил Институт физической химии Общества им. кайзера Вильгельма. Во время первой мировой войны Габер руководил химическим отделом в военном министерстве Германии и способствовал разработке химического оружия. Когда в 1933 г. фашисты захватили власть в Германии, Габер эмигрировал. Вначале он был профессором химии в Кембриджском университете, затем переехал в Швейцарию. Габер умер в Базеле в 1934 г.

Ф. Габер прежде всего установил условия реакции, наиболее благоприятные для взаимодействия атмосферного азота с водородом.

Габер по совету Вальтера Нернста решил проверить возможность каталитического синтеза аммиака при высоком давлении. В качестве катализатора он использовал платиновую фольгу и высокодисперсные железо и марганец. К концу 1908 г. стало ясно, что синтез аммиака из элементов ограничен определенными термодинамическими условиями и не может быть осуществлен столь же успешно, как получение серной кислоты, где большая часть SО₂ превращается в SO₃

.

Несмотря на это, Габер не отказался от решения поставленной задачи, а принялся за поиски других путей. Ученый полагал, что при взаимодействии небольших количеств азотоводородной смеси технология получения аммиака могла бы быть экономически рентабельной при использовании высоких давлений и циркуляции газа над катализатором, а также если образующийся аммиак будет выходить из аппарата тоже под высоким давлением. Габер отмечал, что выходы аммиака зависят и от эффективности катализатора.

Этими представлениями Габер заинтересовал генерального директора концерна БАСФ Г. Брунка, который рекомендовал ему в качестве сотрудника квалифицированного химика-технолога Карла Боша.

Карл Бош (1874-1940)