第二百七十五章：合成氨

哈伯首先进行一系列实验，探索合成氨的最佳物理化学条件。

在实验中他所取得的某些数据与能斯特的有所不同，他并不盲从权威，而是依靠实验来检验，终于证实了能斯特的计算是错误的。

在一位来自英国的学生洛森诺的协助下，哈伯成功地设计出一套适于高压实验的装置和合成氨的工艺流程，这流程是:在炽热的焦炭上方吹入水蒸汽，可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气的混和气体。

其中的一氧化碳在催化剂的作用下，进一步与水蒸汽反应，得到二氧化碳和氢气。然后将混合气体在一定压力下溶于水，二氧化碳被吸收，就制得了较纯净的氢气。

同样将水蒸汽与适量的空气混和通过红热的炭，空气中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉，从而得到了所需要的氮气。

因为能制作火药，并且也是农业肥料的重要来源，这导致硝石矿的重要性无与伦比，被极少数国家掌握在手郑

而目前世界最大的消石矿来自于智利的潘帕斯沙漠地区，这里哪怕到了后世，也是世界上最大的硝石矿区和硝石出口地。

为了这片硝石矿周边的几个国家和智利爆发了战争，但最终还是被智利成功获取。

在英国饶扶持下，智利成功的成为了南美三强，但代价是这片硝石矿被英国人牢牢占据，硝石矿的开采和销售基本由英国人了算。

大英帝国对于硝石矿的垄断导致了其他许多国家的不满。没有办法，硝石矿对于军工和农业方面来都十分重要，就算不能从英国占据的硝石矿中分得一杯羹，也必须要寻找替代硝石矿的东西，来解决制作火药和化肥的原材料。

氮气和氢气的混合气体在高温高压的条件下及催化剂的作用下合成氨。

但什么样的高温和高压条件为最佳以什么样的催化剂为最好这还必须花大力气进行探索。

以锲而不舍的精神，经过不断的实验和计算，哈伯终于在1909年取得了鼓舞人心的成果。

这就是在600c的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为8%的合成氨。8%的转化率不算高，当然会影响生产的经济效益。

哈伯知道合成氨反应不可能达到像硫酸生产那么高的转化率，在硫酸生产中二氧化硫氧化反应的转化率几乎接近于100%。怎么办哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工，并从这个循环中不断地把反应生成的氨分离出来，则这个工艺过程是可行的。于是他成功地设计了原料气的循环工艺。这就是合成氨的哈伯法。

在众多硝石矿的替代品中，氨绝对是最重要的替代品之一。

早在1795年，就有人尝试在常规大气压下进行氨的合成，只不过最终失败了。紧接着，又有人尝试在多个不同大气压环境下进行测试，结果仍然是失败。

这一现状直到19世纪的下半叶才取得了一定的进展。物理和化学的巨大进步，让人们认识到了由氮和氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向:提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过;催化剂对反应将产生重要影响。这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。

当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出:氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了一些实验数据。

法国化学家勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验，但是由于氮氢混合气中混进了氧气，引起了爆炸，使他放弃了这一危险的实验。在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。