https://doi.org/10.15255/KUI.2004.019
Objavljen: Kem. Ind. 54 (3) (2005) 149–153
Referentni broj rada: KUI-19/2004
Tip rada: Pregledni rad
Preuzmi rad:  PDF

Sinteza amonijaka (fiksacija dušika) – “Priča kojoj se ne nazire kraj”

S. Ašperger+ i B. Cetina-Čižmek

Sažetak

Općenito je poznato da je molekulski dušik (N2) vrlo inertan. Disocijacija N2u atome uključuje cijepanje trostruke veze, što zahtijeva visoku energiju. Taj je zahtjev djelomično kompenziran novo nastalim vezama u stabilnom produktu kakav je NH3. Reakcija je egzotermna i kod sobne temperature pomaknuta je u smjeru nastajanja NH3 (iz 4 vol. reaktanata nastaju 2 vol. produkta), no kod tih uvjeta reakcija je krajnje spora. Čak kod 700 °C stvara se vrlo malo amonijaka, no pri 200 bara i 400 do 550 °C, uz katalizator, proces se uspješno odvija. To je opće poznat Haber-Boschov postupak. Koristeći taj postupak, danas svjetska godišnja proizvodnja amonijaka prelazi 100 milijuna tona. No bez obzira na tu činjenicu kemičari godinama pokušavaju razviti novi postupak dobivanja amonijaka od atmosferskog dušika i vodika koji bi omogućio “fiksaciju dušika” pod blagim uvjetima, sličnim onima u biološkom procesu što ga omogućuje enzim nitrogenaza. Opisane su dosadašnje spoznaje o mehanizmu djelovanja nitrogenaze, što je, nažalost, još jako daleko od konačnog razumjevanja tog procesa. Općenito se smatra da postupak za uspješnu fiksaciju dušika pod blagim uvjetima treba tražiti u reakcijama metalnih kompleksa koje uključuju binuklearni metalni međuprodukt tipa metal- NN-metal. Koordinacija N2 na komplekse prelaznih metala može aktivirati i čak prekinuti jaku vezu N–N i to pod blagim uvjetima. Tako je koordinirani N2 u cirkonijevu međuproduktu, koji su pripravili P. J. Chirik i suradnici na Sveučilištu Cornell, Ithaca, New York, dao male količine amonijaka. Autori su proširili istraživanja na cirkonijeve komplekse koji su sadržavali ciklopentadienilne ligande i pokazali da ti ligandi omogućuju formiranje veze N–H iz N2 i H2. Naknadnim zagrijavanjem na 45 °C kida se veza N–N, a kontinuirana hidrogenacija na 85 °C dovela je do potpune fiksacije dušika u amonijak. Sve to mnogo obećava uzevši u obzir da proces još nije kataliziran. Međutim, unatoč obećavajućem uspjehu, čini se da je još dalek put do praktičnog rješenja fiksacije dušika na sobnoj temperaturi jer katalitički postupak, bude li nađen, morat će biti jeftin kako bi mogao konkurirati moćnoj industriji koja proizvodi amonijak Haber-Boschovim postupkom.

Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna

Ključne riječi

fiksacija dušika, nitrogenaza, metalni kompleksi, biološka fiksacija dušika