気体反応の法則(アンモニア合成)




アンモニアは、

肥料、プラスチック材料、医薬品、生活用品など広範囲に使用される材料物質です。現在、アンモニアは、工場で大量生産されています。しかし、アンモニアの合成過程を知らなかった過去には、アンモニアが生物のみ生成することができる物質であると考えていました。
アンモニアの合成過程は、次のとおりです。

N2 + 3H2 -> 2NH3         ΔH = -92 KJ/mol

つまり、1体積の窒素ガスと3体積の水素ガスから、アンモニア2体積を生成します。「ΔH」は、反応が起こる過程でエネルギーの入出量を示すものとして( – )の値は、この反応が発熱反応であることを示します。
ルシャトリエの原理によると、この反応は、気体分子の粒子数が減少する反応であるため、圧力を高めてくれるほど反応がよく起こり、発熱反応であるため、温度を下げるほど反応がよく起こります。

圧力の場合は、可能な限り高めてくれればいいのですが、温度の場合は、むやみに下げることができません。化学反応が起こるためには、粒子が一定速度以上で互いに衝突してなければするからです。この場合には、触媒を使用すると、衝突に必要なエネルギーを下げることができます。
現在、アンモニアは窒素ガスと水素ガスと触媒を混ぜた巨大な反応容器で高い圧力を加えて生成されます。