Le procédé Haber–Bosch : l’ammoniac à partir de l’air
Comprimez et sur un catalyseur de fer, condensez l’ammoniac et recyclez le gaz non réagi.
Objectif
Expliquer comment pression, température, catalyseur et recyclage coopèrent pour fixer l’azote à l’échelle industrielle.
Matériel et réactifs
Boucle de synthèse virtuelle : charges /, compresseur, lit de fer promu, condenseur, recyclage.
Procédure
- Nommez les cinq unités au passage du gaz : charge, compression, convertisseur, condensation, recyclage.
- Appliquez Le Chatelier à () : pourquoi une haute pression et pourquoi une température modérée — pas minimale ?
- Suivez le recyclage : avec ≈15 % de conversion par passe, que devient le / non réagi ?
- Discutez pourquoi condenser hors de la boucle récolte le produit et déplace l’équilibre vers l’avant.
À observer
- L’équilibre dégage de la chaleur et réduit le volume gazeux — d’où un P élevé et un T modéré.
- Comme la conversion par passe est limitée, l’étage de séparation/recyclage renvoie le gaz non réagi — rien n’est perdu.
Explication
La synthèse de l’ammoniac est un équilibre exothermique à moles réduites : 4 moles de gaz en donnent 2. Une pression élevée (~200 bar) favorise le produit, mais abaisser trop la température ralentit la réaction ; ~450 °C sur un catalyseur de fer promu est le compromis industriel. Retirer le NH₃ par condensation et recycler la charge porte la conversion globale bien au-delà du passage unique — un chef-d’œuvre de génie réactionnel qui nourrit le monde via les engrais.
Chimistes associés
Sujets liés
Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.