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암모니아는 어떻게 만들어질까?





안녕하세요~화통이에요. 지난번 포스팅 '가성소다' 이야기에 이어 오늘은 롯데정밀화학에서 판매하고 있는 '암모니아'에 대해 알아볼까해요. 암모니아는 화학시간 말고도 생물이나 지구환경 수업에도 들을 수 있는 물질인데요.

어떻게 만들어지는지 어디에 쓰이는지 함께 보아요~






암모니아는 어떻게 만들어질까?


암모니아는 위의 그림처럼 질소(N) 원자 1개와 수소(H)원자 3개가 결합한 분자로 자극적인 냄새를 가지고 있습니다. 

생체 내에서는 단백질을 섭취하기 때문에 이 단백질을 분해하는 과정에서 독성을 가진 암모니아가 계속 생성이 되는데요. 


포유류나 양서류는 암모니아를 독성없는 요소의 형태로 바꾸어 신장에 저장해 두었다가 내보내고, 파충류나 조류는 암모니아를 요산의 형태로 배출합니다. 노폐물을 체내에 저장해 둘 수 있는 동물들은 독성이 있는 암모니아를 독성이 적은 물질로 전환하는 공통점이 있어요.






하버-보슈법


자연적으로 만들어지는 암모니아는 매우 소량이기 때문에 공업적으로 합성해주어야 하는데 그 중에 질소와 수소를 직접 반응하는 하버-보슈법을 소개해드리려고 해요. 


독일의 물리화학자인 플리츠 하버(Fritz Haber)는 유럽에서 인공비료에 대해 수요가 크게 증가하고 있는 반면 필요한 질소화합물의 공급이 원활치 않다는 점을 해결하기 위해 공기 중의 질소와 수소를 합성하여 암모니아를 대량으로 생성하여 질소 비료합성에 큰 공헌을 하였습니다. 그는 이것으로 1914년에 노벨화학상까지 받았습니다.



N2(질소) + 3H2(수소) → 2NH3(암모니아)



질소와 수소가 반응하여 암모니아가 되는데 실제로 평형상태가 위의 화학식 반응과 같은 상태라는 사실을 알아내게 됩니다. 따라서 반응기 안의 압력을 높여주면 전체 분자수가 적은 즉, 암모니아가 생성되는 방향으로 반응이 이동하는 것을 이용하여 반응을 가속화시켜 많은 양의 암모니아를 얻을 수 있게 됩니다. 플리츠 하버는 더 많은 암모니아를 생성하기 위해 촉매도 사용했는데요.


플리츠하버가 암모니아 합성법에 가장 적합한 금속 촉매는 바로 오스뮴이었고, 그다음이 우라늄, 탄화 우라늄이라는 것도 밝혀냅니다. 


현재 농경지대에 사용하는 비료의 40%는 하버-보슈법으로부터의 질소산화물을 이용한다고 하니,

산업 전반에 커다란 기여를 했다고 볼 수 있겠죠?




홍어와 암모니아


풍미가 있는 삭힌 홍어를 좋아하시는 분들도 많으실텐데요. 

삭힌 홍어는 사실 냄새에 대한 호불호가 많은 음식이기도 합니다.

이 삭힌 홍어의 냄새도 암모니아와 관련이 있는데요. 

처음 삭힌 홍어의 발견은 바로 뱃길에서였습니다.

뱃길이 길어지면 생선이 썩어서 버리게 되지만 홍어는 썩지않고 발효된 것을 발견하면서 별미로 자리잡게 되었는데요.

홍어에는 많은 요소와 요산이 있어 홍어가 죽으면 암모니아 가스로 변하면서 세균번식을 억제하고 발효가 일어나게 됩니다.

옛날에는 홍어를 볏짚 안에 보관하기도 하였는데요. 이것은 세균이 생기기 어렵게 하여 홍어의 발효과정을 더욱 도와주는 환경을 만들어주는 것이었습니다.



암모니아 냄새만 나면 무조건 인상을 찌푸리곤 했었는데

암모니아는 몸 속뿐 아니라 우리 주변에도 많이 녹아 있는 물질이었다는 생각이 드네요.

이어지는 다음편 화통이의 화학이야기도 기대해주세요~



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