ハーバー法：世界の食糧危機を解決する

概要

1900年にドイツの化学者フリッツ・ハーバーによって開発されたハーバー法は、空気中の窒素分子をアンモニアに変換する化学的手法であり、世界の食糧危機を解決するために使用されています。現在、アンモニアは世界で最も生産される化学物質の一つであり、年間約1億3100万メトリックトンが生産されており、そのうち80％は肥料生産に使用され、残りは家庭用洗剤や他の窒素化合物の生産に使用されています。しかし、最近の研究により、これらの肥料からの窒素の半分が植物に吸収されず、環境に深刻な被害を与えていることがわかりました。

ハーバー法の重要性

過去数世紀で最も重要な発見は何でしょうか？コンピューター、自動車、電気、原子の発見かもしれません。しかし、スピーカーによると、最も重要な発見はハーバー法です。この化学反応により、窒素分子を水素分子に結合させ、空気を肥料に変えることができます。このプロセスがなければ、農家は世界の人口増加に対応するために十分な食糧を生産することができませんでした。

空気中の窒素を肥料に変換する課題

窒素は植物が生き残るために必要な栄養素です。作物が成長するにつれて、窒素を消費し、土壌から取り除きます。窒素は長い自然的な肥料化のプロセスによって補充されることができますが、人間はそれよりもはるかに速く食物を生産したいと考えています。しかし、空気の78％は窒素で構成されていますが、作物は窒素を空気から取ることができません。窒素は非常に強い三重結合を持っているため、作物がそれを壊すことができません。

フリッツ・ハーバーの解決策

ドイツの化学者フリッツ・ハーバーは、1900年に空気中の窒素の豊富な供給を利用するための化学的方法を開発し、窒素を水素に結合させてアンモニアを形成することができました。アンモニアは土壌に注入され、すぐに硝酸塩に変換され、植物によって消費されます。

化学平衡の問題

化学平衡は、閉じた容器内の反応がある場合に達成されます。実験の初めには、窒素と水素がたくさんあるため、アンモニアの形成が高速で進みます。しかし、水素と窒素が反応し使い果たされると、反応は遅くなります。やがて、アンモニア分子は窒素と水素に分解し始めます。しばらくすると、アンモニアを生成する反応と分解する反応の2つの速度が同じになります。これらの速度が等しいとき、反応が平衡に達したと言います。