[성균관대물리화학과제]암모니아 합성의 역사[4차과제]

소개글

성균관대 물리화학 4차과제 암모니아 합성의 역사입니다.
성균관대 화학공학과 한교수님 물리화학수업을 들으시는 분이시라면
이 과제가 많이 도움이 되실 겁니다.
레포트 점수는 20점 만점에 22점 받았습니다^^

목차

1. 공중 질소의 고정을 위한 추진력

2. 암모니아 합성에 대한 Haber의 업적
A. Fritz Haber의 초기 참여
B. 암모니아의 합성에서의 초기시도
C. 암모니아의 평형위치에 대한 연구
D. 암모니아 합성의 공업적 개발을 위한 시도

3. 질소 고정에서 Bosch의 업적 - 노력과 연구 개발
A. Bosch의 학력
B. BASF에서 Bosch의 초기 경력
C. Karlsruhe 방문
D. Haber에 의해 수행된 후속 연구
E. Ludwigshafen에서 초기의 진전
F. 본격적 규모 추진을 결정: 극복해야 할 남아 있는 문제
G. Oppau의 첫번째 암모니아 공장

4. Haber 공정에 미친 세계 제1차 대전의 영향

5. 암모니아 기술의 발전

두 얼굴을 가진 암모니아의 합성

본문내용

1. 공중 질소의 고정을 위한 추진력

1898년 9월 William Crookes 경은 영국과학발전협회(the British Association for the Advancement of Science) 회장으로서 연설에서 다음과 같이 경고했다.

“ 영국과 모든 문명국은 먹을 것이 충분하지 않게 될 심각한 처지에 직면해 있다.”

19세기말 인류는 식량 부족의 어두운 그림자에 싸여 있었다. 맬서스는 인구 증가는 식량 공급을 초과하게 될 것을 예견했고 인구의 기하급수적인 증가는 결국 인류를 파멸로 이끌게 될 것이라고 경고했다. 19세기 말에 접어들자 농업은 마침내 한계를 보이기 시작한 것이다. 그 한계란 ‘질소의 위기’였다. 질소는 식물의 성장에 없어서는 안 될 원소이다. 땅속에 있는 질소화합물은 초석(질산칼륨)과 유기물질인데, 식물에게 착취를 당한 후 보충되지 않자 농업생산성은 급격히 떨어지기 시작했다. 다행히 19세기 초 칠레사막에서 엄청나게 큰 초석광산이 발견돼 19세기 말까지 질소비료의 문제는 어느 정도 해결되고 있었다. 하지만 이 매장량 또한 유한적이었고, 인구 증가에 맞추어 비료 사용량이 증가된다면 더 빨리 고갈될 것이다. 따라서 결국 초석을 대체할 질소화합물을 찾는 일은 19세기 말 화학자들에게 주어진 과제였다.
고정 질소의 매장량은 유한하나, 유리 공중 질소의 양은 막대하기 때문에 이 공중 질소를 유용한 비료 형태로 고정시키는 방법이 식량공급의 문제의 해결책이었다. 따라서 1900년까지 공중 질소를 고정시키려는 시도가 매우 많았다.
공중 질소를 성공적으로 고정시킨 상업적으로 개발된 첫 번째 공정은 Birkeland-Eyed 공정이다. 공기 중의 질소와 산소를 직접 결합시키는 데에 전기 아크를 사용하였는데, 산화질소를 생성시키는데 필요한 매우 높은 온도(3300K 이상)는 전기 아크를 사용해야만 가능했고, 따라서 아주 많은 에너지가 필요했다. 수율은 나오는 기체에서 산화질소가 겨우 2%로 불과했으므로, 공정의 효율이 크게 떨어졌다.

참고 자료

없음