Re: [問卦] 哈伯法製氨,當年怎麼分餾氮? 0.0

八卦

24421818

: 最近在研究哈柏法製氨
: 要在 200倍大氣壓、400度下, 加入氧化鐵做為催化劑來製備
: 可是資料都說第一步是要把氮從空氣中分餾出來
: 我就納悶了...
: 1. 1908哈柏發明這個方式製造氨, 就是為了要便宜省錢、容易大量製造,
: 可是製造氨要把空氣冷卻到近零下兩百度,
: 以當年的技術來說, 便宜省錢不起來吧?
: 還是有加壓? 但加壓後很難分餾吧...?
: 2. 乾脆不分餾會怎樣? 空氣中的H會跟O重新結合、燒起來嗎?
: 有沒有八卦? 0.0

聊聊哈柏這個人的八卦好了。


時間: 1915年4月22日

地點: 比利時的伊柏(Ypres)。

少佐:「
單兵注意!


Violet:「抬頭觀察!」

少佐:「此時發現炮聲低沉,
空氣中帶有大蒜味
,單兵該如何處置?」

Violet:「
拔草測風向
!將槍置於上風一臂可及之處,脫盔向右翻身,左手打開攜行袋,
右手取出防護面具,先拉耳帶再拉腮帶,做密合試驗,以手勢通知臨兵
(注意注意!迅速戴上防護面具),向左翻身,覆盔,不待命令向上風處
大步前進。」

不久,一陣黃白色的煙,緩緩飄向法軍的陣地。

少佐:「是
天理教的麒麟煙!


中尉:「大家鎮定點,用尿可以解毒!」

少佐:「啊,撒尿,撒尿!」

眾人開始撒尿,Violet急了。

Violet:「我是女生該怎麼辦嗎?」

少佐:「不怕不怕,我的尿多分一半給妳!」


很快地,身邊一些還搞不清楚狀況的伙伴早已身處在煙霧之中。他們開始呼吸困難、
胸悶、劇烈嘔吐與頭痛,在10分鐘之內,伴隨一連串的慘叫聲倒下。

當時的場景可說地獄:肺部因大量吸入氯氣而引起血崩,如同溺水死一樣,差在這是
發生在陸地上。接著肺如刀割、從胃部和腹部咳出綠沫、膚色變成墨綠色和黃色,
最後痛苦而死。

少佐:「Violet...活下去,然後得到自由...。

                我真心地...深愛著妳...」


虎帳笙歌
留言:「少佐,你當時說的是甚麼意思?」



這場戰爭--
第二次伊柏戰役
,是史上第一個真正的毒氣戰。德軍放出170噸的氯氣,
造成
法軍5000人死亡、14000人中毒
。不過,德軍這邊也不好過。由於毒氣瓶必須靠
人工打開,施放者通常來不及躲避,這根本就是
殺人1000自損800的地圖兵器
,許多
德國士兵因此受傷甚至死亡。

你或許會問,不是有防毒面具嗎?拍謝齁,對付氯氣的防毒面具尚未問世。

(ps.1 最先使用毒氣的是法國,不過,用的是甲苯醋酸,稱不上是毒氣。
ps.2 整個一次世界大戰最終有78萬人因毒氣而終生殘缺,有9萬人死於毒氣。)

負責這場毒氣戰的技術指揮官:「
毒氣能投入戰爭真的是太好了。若能使戰爭早日
結束的話,就能拯救更多人的生命了。


說這段話的人就是
哈柏
(Fritz Haber, 1868.12.9~1934.1.29),以發明合成氨的
工業哈柏法聞名的猶太德國化學家,更是
1918年諾貝爾化學獎得主


之後,他更帶領團隊開發出芥子毒氣(Yperite),毒性比氯氣還要強10倍,是一種
窒息性光氣(phosgene),無色,一接觸皮膚就灼傷,進入人體後會引起肺氣腫與
肝功能障礙。

他的妻子----
克拉拉
(Clara Immerwahr),
第一位在德國取得博士學位的女性,

也是一名化學家,請求他放棄這種慘無人道的武器,但哈柏生氣地說:

「這是能盡快結束戰爭的方式...我所做的一切,都是為了人類的和平,
為了祖國的戰爭!」

最後,他的的妻子受不了內心的愧疚,拿起哈柏的手槍自殺身亡。雖然如此,哈柏
仍舊幫德國打完最後一場戰爭。


時間拉回10年前。

作為猶太人的他,不容易在大學找到教職,一直到了30歲才被任用。38歲那年成為
化學教授,便開始把注意力放在將空氣中的氮以化合物的方式固定下來。

氮,是農作物成長必要養份中最缺乏的,傳統農業的氮肥,來自於細菌跟作物的
固氮能力,加上動物的糞便堆肥;這種氮肥產量有限。而用硝石(硝酸鈣)或是智利硝石
(硝酸納)所製得到副產物氨,也可以用在工業的原料或是肥料上,但礦產資源有限,
難免有枯竭的一天。

於是有科學家主張是否能把大氣中含量約80%的氮拿來利用。雖然如此,但大氣中的氮
是不可用的營養,因為氮分子以強大的三鍵結合在一起。
氮必須被「固定」
,即通過
自然或人為的過程轉換成某種生物可利用的形式。

最後,由哈柏和
卡爾‧博世
(Carl Bosch)才開發出的方法成功地商業化。哈柏法
(Haber process) 是在
高溫高壓(攝氏 400 度, 200 大氣壓)之下,用氮氣跟氫氣
以 1:3 的比例,產生氨氣
的工業製程。由於這是一種可逆反應,那些沒有完全參與
反應的氮跟氫仍會留下來,所以也不會造成浪費。

這個方式最困難的過程在於
如何製造耐高溫高壓的裝置
(因為原料中的氫會腐蝕鐵製
的壓力鍋)。負責這項工程的博世還差點因壓力鍋爆炸而喪命,還好最後成功地以
低碳釩鋼完成。

此外,除了做成氮肥,也可以再透過
奧士華法 (Ostwald process) 製成硝酸氨,

為火藥提供了穩定的原料來源。在第二次世界大戰之前,這些氨,幾乎都拿去做成
炸藥殺人了。

據說,當時的德國皇帝得知成功合成氨時,開心地說:「如此一來,我們就能安心
戰爭了。」因為有了氨,別說是火藥,因戰爭所需要的大量糧食也得以因製作出
農作物所需氮肥而輕易地獲得。

哈柏法產生的氨,做成的氮肥,解決了人類長久以來對於肥料的需求。近代農業技術
最大的進步可以說是化學肥料的發明,尤其是氮肥,讓農作物的單位面積產量至少
增為四倍,填飽了肚皮,因而讓世界人口在戰後五十年間,原本預估增長不會超過
10億,在哈柏法的氮肥支撐下,卻多養了三倍的人口!然而過度使用人造氮肥,
破壞了大自然中的氮循環,造成海洋湖泊優氧化,

哈伯解決了飢餓問題,因此得到諾貝爾獎,人們稱他是自空氣製造火藥與麵包的
「氮之煉金術師。」


第一次世界大戰結束後,德國被要求龐大的戰敗賠款,這位科學家為了德國,
企圖從海水提煉黃金來支付賠償金。但當他測海水中黃金濃度時,發現一噸海水
只有0.04毫克(目前認為更少),最後以失敗告終。

哈伯是如此忠誠於自己的國家,直到希特勒掌權。他
「被辭去」
皇家威耳罕研究所
所長一職,他的一部份家人仍慘遭納粹迫害,死在集中營。

身心俱疲的他離開德國後,輾轉經由瑞士流亡到英國,但當地的民眾仍殘留著對他
的毒氣鎖產生的憎恨。1934年,他前往瑞士的途中病逝。


以上

reference
1.科學家的X檔案
2.Wiki
3.Violet Evergarden

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對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。


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hyuchi020229樓明明是用用魔法跟內力 03/08 23:32
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