Action de l'hydrogène : synthèse de l'ammoniac

La réaction-bilan de formation de l'ammoniac est :

Un réacteur pour la synthèse de l'ammoniac
Un réacteur pour la synthèse de l'ammoniac

Un réacteur pour la synthèse de l'ammoniac

De ces données thermodynamiques, on en déduit que :

  • la formation de l'ammoniac est exothermique (elle dégage de la chaleur),

  • la réaction sera spontanée dans le sens de la formation de l'ammoniac lorsque , soit pour soit .

Ceci implique qu'on ne peut pas procéder à haute température. Or à basse température, la réaction est beaucoup trop lente ! On a donc recours à un catalyseur, à base de fer ou d'autres métaux, qui active la rupture des liaisons dans les molécules de , et . C'est le procédé Haber.

On peut calculer de façon précise le rendement théorique en ammoniac pour différentes valeurs de la pression et de la température, comme indiqué au graphe ci-dessus. Lorsque le rendement vaut 0,5 et la pression vaut 1, on retrouve la température d'inversion de .

En fait, à cause des limitations cinétiques, on opère à une température de pour une pression de , comme le suggère le graphe ci-dessous :

Légende :
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