ハーバー法での触媒・・

質問

化学について質問させてください。

ハーバー法を例にとって触媒について授業で触れました。
ハーバー法自体の反応式は
H2 + N2 = 2NH3
と習ったのですが、鉄鉱石由来のFe触媒によって反応が促進されると
習いました。
そこで質問なんですが、反応前後でFeの量が変わらないから
反応式からFeを消去してると思うんですけど、
Feを反応式に加えるとするとどのようになるんでしょうか？
Feがどのようにして反応に寄与しているのかが知りたいです。
大変な駄文で申し訳ないのですがよろしければご教授ください。
不明な点などございましたら後ほど補足します。

回答No.2

jamf0421 · ベストアンサー

Fe/K/Al2O3系が基本です。二重促進鉄というもので十分に還元してから使います。
中間体の最新情報を知らないですが、Feの表面で窒素と水素が表面化合物を作り、アンモニアとして脱離して行きます。No1さんが書いておられるように昨年Ertlがノーベル賞を貰ったのですが、その業績のひとつにアンモニア合成機構の解明があります。読んでいないのでどの程度クリヤに解明されたのか存じません。
中間でどのような経路になるかの知識なしに書くのは乱暴ですが、単なるモデルとして次のようなイメージだという説明を以下に書きます。
活性点はFeと考えられているので、表面のFe原子をFe*と書きます。水素分子を解離させて化学吸着するものは多くあるのですが、Feは窒素を化学吸着するのがミソです。
(1/2)N2+Fe*→N-Fe*
(3/2)H2+3Fe*→3H-Fe*
N-Fe+3H-Fe*→NH3-Fe*+3Fe*
NH3-F*→Fe*+NH3(g)
上の4つの式を足すと
(1/2)N2+(3/2)H2→NH3
になります。ここでN-Fe*、H-Fe*は表面Fe原子に化学吸着したNやHを表しています。NH3-Fe*はアンモニアが化学吸着した状態です。
繰り返しますが、これは質問者さんのご理解の一助となるべく書いたFeの働きのイメージに過ぎません。三つのFe-Hと一つのFe-Nが表面で出来てFe-NH3に変わるなどという単純なものではないと思います。どんな中間体にせよ、初めの式の右側にまず現れて、その後別の式の左側に現れて、最終的に打ち消しあいます。

回答No.1

Akikan_sin

正直なところ、かなり複雑(らしい)です。去年のノーベル賞の題材でもあります。

触媒については私も素人なんですが、軽く触れる程度なら図書館に行って2007年秋の「ニュートン」や「日経サイエンス」を読まれた方が分かりやすいんじゃないかと思います。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%BC%E3%83%90%E3%83%BC%E3%83%BB%E3%83%9C%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A5%E6%B3%95