HaberBoschReaktion

Die Haber-Bosch-Reaktion, benannt nach Fritz Haber und Carl Bosch, bezeichnet die chemische Synthese von Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff: N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3. Sie ist Grundlage der kommerziellen Ammoniakproduktion und damit der weltweiten Düngerherstellung. Typische Katalysatoren sind eisenbasierte Systeme mit Zuschlägen wie Kalium- oder Aluminiumverbindungen, die die Aktivierung der N2-Dreifachbindung erleichtern.

Unter industriellen Bedingungen erfolgt die Reaktion bei hohem Druck und Temperaturen im Bereich von etwa 400 bis 500 °C. Üblicherweise werden Drücke von 150 bis 250 Atmosphären eingesetzt. Der Mechanismus wird durch das Langmuir-Hinshelwood-Modell beschrieben, bei dem Stickstoff und Wasserstoff an der Oberfläche adsorbieren, die N≡N-Bindung gespalten wird und NH3 entsteht und vom Katalysator freigesetzt wird. Die Ausbeute wird durch Temperatur, Druck, Katalysatoraktivität und Reaktionszeit beeinflusst.

Historisch entwickelte Haber die Methode im frühen 20. Jahrhundert; die industrielle Skalierung gelang Bosch und seinem Team bei BASF. Die Reaktion hat die landwirtschaftliche Produktion verändert, da Ammoniak eine zentrale Vorstufe für Dünger ist. Global ist die Haber-Bosch-Reaktion einer der wichtigsten chemischen Prozesse und ein bedeutender Energieverbraucher der Industrie. Umwelt- und Sicherheitsaspekte umfassen den hohen energetischen Aufwand, das Risiko von Unfällen unter Druck und den Umgang mit Ammoniak; Forschung zielt auf effizientere Katalysatoren und niedrigere Prozessbedingungen ab.