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Ammoniak

Synthese von Ammoniak

Haber-Bosch-Verfahren

Technisch wird Ammoniak durch Synthese aus den Elementen nach dem Haber-Bosch-Verfahren hergestellt. Dafür wird Stickstoff durch fraktionierte Destillation von flüssiger Luft erhalten. Wasserstoff wird entweder aus Wassergas oder aus Spaltgas gewonnen. Die Ausgangsstoffe werden bei ca. 500 °C und 200 bar mit α-Eisen als Katalysator umgesetzt.

N2+ 3H2 Katalysator 2NH3

Unter den angegebenen Bedingungen liegt die Gleichgewichtsausbeute bei ca. 18 %. Die nicht umgesetzten Ausgangsstoffe werden in einem Kreisprozess erneut der Synthese zugeführt. Nach dem Prinzip von Le Châtelier verschiebt sich das Gleichgewicht durch Temperaturerniedrigung und Druckerhöhung in Richtung des Ammoniaks.

Die Aufarbeitung des als Nebenprodukt bei der trockenen Destillation von Steinkohle in Kokereien anfallenden Ammoniakwassers liefert ebenfalls reines Ammoniak (Anteil an der Weltproduktion unter 0,5 %).

Darstellung im Labor

Kleine Mengen Ammoniak lassen sich durch die Umsetzung von Ammoniumsalzen mit starken Basen wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid erzeugen.

NH4Cl+ NaOH NH3+ NaCl+ H2O

Stickstofffixierung

Nitrogenasen sind Enzymkomplexe, die sich in einigen Bakterienarten und Mikroorganismen finden (z.B. in Wurzelknöllchen von Leguminosen). Sie vermögen unter physiologischen Bedingungen (Raumtemperatur, Normaldruck), molekularen Stickstoff zu Ammoniak zu reduzieren:

N2+ 8H++ 8e 2NH3+ H2
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