哈伯法合成氨

19世紀以前，一些有遠見的化學家指出：考慮到將來的糧食問題，為了使子孫後代免於飢餓，我們必須寄希望於科學家能實現大氣固氮。因此將空氣中豐富的氮固定下來並轉化為可被利用的形式，在20世紀初成為一項受到眾多科學家注目和關切的重大課題。哈伯就是從事合成氨的工藝條件試驗和理論研究的化學家之一。

利用氮、氫為原料合成氨的工業化生產曾是一個較難的課題，從第一次實驗室研製到工業化投產，約經歷了150年的時間。1795年有人試圖在常壓下進行氨合成，後來又有人在50個大氣壓下試驗，結果都失敗了。19世紀下半葉，物理化學的巨大進展，使人們認識到由氮、氫合成氨的反應是可逆的，增加壓力將使反應推向生成氨的方向：提高温度會將反應移向相反的方向，然而温度過低又使反應速度過小；催化劑對反應將產生重要影響。這實際上就為合成氨的試驗提供了理論指導。當時物理化學的權威、德國的能斯特就明確指出：氮和氫在高壓條件下是能夠合成氨的，並提供了一些實驗數據。法國化學家勒夏特列第一個試圖進行高壓合成氨的實驗，但是由於氮氫混和氣中混進了氧氣，引起了爆炸，使他放棄了這一危險的實驗。在物理化學研究領域有很好基礎的哈伯決心攻克這一令人生畏的難題。

哈伯首先進行一系列實驗，探索合成氨的最佳物理化學條件。在實驗中他所取得的某些數據與能斯特的有所不同，他並不盲從權威，而是依靠實驗來檢驗，終於證實了能斯特的計算是錯誤的。在一位來自英國的學生洛森諾的協助下，哈伯成功地設計出一套適合於高壓實驗的裝置和合成氨的工藝流程，這流程是：

在熾熱的焦炭上方吹入水蒸汽，可以獲得幾乎等體積的一氧化碳和氫氣的混和氣體。其中的一氧化碳在催化劑的作用下，進一步與水蒸汽反應，得到二氧化碳和氫氣。然後將混和氣體在一定壓力下溶於水，二氧化碳被吸收，就製得了較純淨的氫氣。

同樣將水蒸汽與適量的空氣混和通過紅熱的炭，空氣中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉，從而得到了所需要的氮氣。

氮氣和氫氣的混合氣體在高温高壓的條件下及催化劑的作用下合成氨。但什麼樣的高温和高壓條件為最佳？以什麼樣的催化劑為最好？這還必須花大力氣進行探索。以鍥而不捨的精神，經過不斷的實驗和計算，哈伯終於在1909年取得了鼓舞人心的成果。這就是在600℃的高温、200個大氣壓和鋨為催化劑的條件下，能得到產率約為8%的合成氨。8%的轉化率不算高，當然會影響生產的經濟效益。哈伯知道合成氨反應不可能達到像硫酸生產那麼高的轉化率，在硫酸生產中二氧化硫氧化反應的轉化率幾乎接近於100%。怎麼辦？哈伯認為若能使反應氣體在高壓下循環加工，並從這個循環中不斷地把反應生成的氨分離出來，則這個工藝過程是可行的。於是他成功地設計了原料氣的循環工藝。這就是合成氨的哈伯法。

當哈伯的工藝流程展示後，立即引起了早有用戰爭吞併歐洲稱霸世界的野心的德國軍政要員的高度重視，為了利用哈伯，德國皇帝也屈尊下駕請哈伯出任德國威廉研究所所長之職。而惡魔的需要正好迎合了哈伯想成為百萬富翁的貪婪心理。從1911年到1913年短短兩年內，哈伯不僅提高了合成氨的產率，而且合成1000噸液氨，並且用它製造了3500噸烈性炸藥TNT.到1913年的第一次世界大戰時，哈伯為德國建成了無數個大大小小的合成氨工廠，為侵略者製造了數百萬噸炸藥因而導致並蔓延了這場殃禍全球的世界大戰。

當事實真相大白於天下時，哈伯受到了世界各國科學家的猛烈抨擊，尤其當他獲得1918年諾貝爾化學獎時，更激起了世界人民的憤怒。但是哈伯的工作對化學的進步，以及對農業發展和人類生活所作的貢獻是不可磨滅的。

他因為攻克氨的合成這一世界難題，將無數人從飢餓的死亡線上拯救出來；他也因發明大量化學武器並用於戰爭，使無數人傷殘致死；他是諾貝爾化學獎得主受人尊敬，也是戰爭魔鬼遭人唾罵。 ^[1] 

弗裏茨·哈伯1868年12月9日出生於德國一富商家庭。他在讀書期間就顯現出巨大的化學天賦，23歲那年，德國皇家科學院破格授予他化學博士學位。

哈伯從1904年開始進行合成氨的試驗。此前已有無數科學家從18世紀中葉就開始這一努力，歷經一個半世紀，仍研究未果。

1906年，哈伯在600℃高温、200兆帕高壓條件下，用鋨作催化劑，以電解水生成的氫和大氣中的氮為原料，成功得到了氨濃度為6%~8%的產率。1909年，他又用原料氣循環使用的方法，成功地解決了氨、氮混合氣率不高的問題。1914年哈伯建成一座日產30噸合成氨的工廠。

哈伯的發明震動了全球化學界，併產生劃時代效應。他的發明使大氣中的氮變成生產氮肥的、永不枯竭的廉價來源，從而使農業生產依賴土壤的程度減弱。哈伯因此被稱作解救世界糧食危機的化學天才。

喪心病狂的毒氣彈魔鬼

就在哈伯建成氨工廠這一年，一戰爆發。哈伯是一個狂熱的民族主義者。他完全效忠於德皇，將其所有的才華投入到毒氣彈的研製和使用中。

1914年9月，哈伯向德軍參謀本部提出了一條滅絕人性的建議：用他研製的化學武器打開缺口。德軍在哈伯的指導下很快建立了世界第一支毒氣部隊。

1915年4月，哈伯親臨前線指揮毒氣彈的施放。大量的鋼瓶氯氣飄向聯軍陣地。這場化學戰首開了人類戰爭史上將毒氣彈用於實戰的先例。聯軍1.5萬人中毒，其中5000人死亡。

哈伯的行徑立即遭到無數仁人的指責。他妻子克拉克·哈伯反對最為強烈。但此時的哈伯已喪心病狂，完全被所謂的民族主義蠱惑，聽不進去任何勸告。他妻子萬念俱灰，憤而自殺。

妻子的死並沒能喚起哈伯的良知，他反而變本加厲。1915年12月，哈伯指揮他的毒氣部隊對伊普爾地區的英軍施放毒劑，造成英軍1000餘人中毒；1917年，他又指導德軍對英軍進行首次芥子氣攻擊，10天內使英軍1.4萬人中毒。

毒氣彈在戰爭中一次又一次慘無人道的災難性殺傷，使哈伯越來越受到世界愛好和平的人民的強烈譴責。在這種譴責下，哈伯終於開始反省自己對人類文明犯下的滔天大罪，內心十分痛苦。1917年，他毅然辭去他在化學兵工廠和部隊的所有職務，以向那些在毒氣彈中痛苦死去或終身殘廢的人謝罪。

但哈伯的懺悔已太遲了。整個一戰中，有130萬人受到化學戰的傷害，其中有9萬人死亡，倖存者中約有60%的人因傷殘離開軍隊。這些都與哈伯研製化學武器、指揮化學戰有關。

1919年，瑞典科學院考慮到哈伯發明的合成氨對全球經濟巨大的推動作用，決定給哈伯頒發1918年唯一的諾貝爾化學獎。消息傳來，全球譁然。一些科學家指責這一決定玷污了科學界。但也有一些科學家認為，科學總是受制於政治，科學史上許多發明既可用來造福人類，也可用於毀滅人類文明；哈伯發明合成氨，可以將功抵過。

面對接踵而來的掌聲與唾罵，哈伯平靜地説：“我是罪人，無權申辯什麼，我能做的就是盡力彌補我的罪行。”

哈伯於1933年被迫離開了為她熱誠服務幾十年的祖國，流落他鄉。首先他應英國劍橋大學的邀請，到鮑波實驗室工作。4個月後，以色列的希夫研究所聘任他到那裏領導物理化學的研究工作。但是在去希夫研究所的途中，哈伯的心臟病發作，於1934年1月29日在瑞士逝世。