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La síntesis de Haber-Bosch

El proceso de Haber-Bosch consiste en la síntesis de amoniaco a partir de nitrógeno e hidrógeno, en condiciones de elevada presión y elevada temperatura. La reacción que tiene lugar es:

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2 NH3(g) -92,2 KJ

Para que la reacción tenga lugar se utilizan diversos catalizadores, principalmente compuestos de hierro, aunque también óxidos de aluminio y de potasio. El nitrógeno que se usa como reactivo se obtiene directamente del aire. El hidrógeno se obtiene a partir de un hidrocarburo, siendo el gas natural la materia prima más utilizada para este fin. En el caso del metano, componente principal del gas natural, la reacción que tiene lugar es:

CH4(g) + H2O(g) ↔ CO(g) + 3H2(g)

El monóxido de carbono generado debe ser eliminado. Este paso es muy importante, ya que si no se lleva a cabo podría acortar considerablemente la vida útil del catalizador. Bosch solventó este problema convirtiendo previamente el CO en CO2, y realizando posteriormente un sistema de lavados con lejías cupríferas que permiten la absorción de ambos compuestos. La conversión de CO en CO2 se produce mediante la siguiente reacción:

P. Holland y su equipo llevaron a cabo la síntesis de amoniaco en solución, no en forma gaseosa, utilizando como catalizadores compuestos solubles de hierro. Descubrieron que un determinado complejo de hierro con potasio era capaz de romper el enlace triple covalente del N2 para formar un complejo con núcleo R-Fe3N2. Los tres átomos de hierro actúan juntos en la ruptura de los enlaces N≡N. Posteriormente, el nuevo complejo reacciona con hidrógeno en medio ácido para formar amoniaco.

Hasta ahora no se había logrado llevar a cabo la síntesis de amoniaco en solución. Aunque el tradicional proceso de Haber-Bosch sigue siendo más eficiente y económico, este estudio podría servir para el desarrollo de mejores catalizadores que permitan que la reacción se produzca en condiciones de presión y temperatura más reducidas.

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