Çerezler servis sunmamıza destek olurlar. Servislerimizi kullanarak, çerezlerimizin kullanımını kabul etmiş olursunuz. Daha fazlası

 
Türkiye
Medya

Öncü düşünür - öncesi ve sonrası:
Amonyak Sentezi

Öncü düşünür – öncesi

Carl Bosch 1913 yılında amonyağı endüstriyel ölçekte sentezledi.

Öncü düşünür – sonrası

Prof. Dr. Gerhard Ertl amonyak sentezinin arkasındaki mekanizmayı keşfetti.

Ludwigshafen’a gelişi ile birlikte olağanüstü bir kariyer yolculuğu başladı: Berlin’de bulunan Frederick William Üniversitesi’nde (günümüzdeki Humboldt Üniversitesi) kimya doktorasını yeni tamamlamış olan Carl Bosch 1899 yılında, 25 yaşındayken BASF’ye katıldı ve hayatının geri kalanını şekillendiren bir araştırma görevi aldı. Görevi azot ile hidrojeni sentetik olarak birleştirerek amonyak oluşturmanın bir yolunu bulmaktı.

Bu büyük yenilik 1913 yılında ortaya çıktı. Carl Bosch, Fritz Haber tarafından geliştirilen amonyak sentezi prosesini laboratuvardan çıkarıp endüstriyel ölçekli üretime taşıdı. Bu şekilde amonyağın temel bileşenlerinden biri olan mineral gübrelerin bağımsız olarak üretilebilmesini sağladı. Başarısı tüm dünyada milyonlarca insanın beslenmesine yardımcı oldu. Bosch bu işlem için özel reaktörleri ve yeni çelik türleri olan güvenilir tesisleri kullanarak yeni bir yüksek basınç teknolojisi geliştirdi. O zamandan bugüne Haber-Bosch işlemi atmosferik azot ve hidrojenden, ki bunlar bugün çoğunlukla doğal gazdan elde ediliyor, bir demir katalist kullanılarak büyük miktarlarda amonyak üretilebilmesini sağlıyor.

Yüz yıl önce BASF, bugün Almanya’nın Ludwigschafen kentine bağlı olan Oppau’da dünyanın ilk endüstriyel amonyak üretim tesisini kurdu. Aynı sıralarda Bosch’a şirketin imza yetkilisi unvanı verildi ve sadece altı yıl sonra da Yönetim Kurulu Başkanı oldu. 1925 yılında BASF, Höschst, Bayer ve diğer kimyasal şirketlerinin birleşimi ile oluşan I.G. Faren şirketinin Yönetim Kurulu Başkanlığı görevini üstlendi. Almanya’da Adolf Hitler iktidara geldiğinde Bosch manevi bir ikilemle karşı karşıya kaldı. Bir yanda şirket Nazilerden kar ediyordu. Öte yandan, liberal eğilimleri olan ve Nasyonel Sosyalizmi şiddetle reddeden Bosch, Hitler’i Yahudi bilim insanlarını soykırımdan kurtarmak konusunda ikna etmeye çalışıyordu ama başarısız oldu.

Bosch bundan sonra gittikçe daha fazla kendi kabuğuna çekilirken sanayiye de tam olarak sırtını dönmedi. Bilim dünyasına sığındı. Çocukken parçalara ayırarak incelediği ya da kendi inşa ettiği ısıtmalı teraryumlarda tuttuğu böcekler biriktiriyordu. Hayatı boyunca koleksiyonu sürekli büyüyerek milyonlarca böceğe ve kelebeğe ulaştı. Bosch her şeyi depolamak için ayrı bir ev bile satın aldı. Bahçesine yıldızları incelemek için iki de gözlemevi inşa ettirdi.

1931’de kazandığı Nobel Ödülü hayatı boyunca yaptığı işlerle aldığı en büyük takdirdi. Ama bu tutkulu doğa gözlemcisine bir başka onur daha layık görüldü. 1990 yılında yani ölümünden tam 50 yıl sonra adı bir asteroide – 7414 Bosch – verildi.

Gerhard Ertl, 12 yaşındayken kimyaya olan tutkusunu Başarılı Kimyasal Deneyler (“Chemische Experimente, die gelingen”) adlı bir kitapla keşfetti. Ancak annesi yatak odasından gelen “garip koku ve sesler” nedeniyle bu deneylerine bir son verdiği için Ertl ilgisini fiziğe yönelterek bunun yerine tehlikesiz radyolar yapmaya başladı. Bilimin bu iki dalına olan ilgisi, hayatının geri kalanını şekillendirecek, sonunda da ona bir Nobel Ödülü kazandıracaktı. Fizik profesörüne 71. doğum gününde heterojen kataliz dalındaki çığır açan bulguları sebebiyle 2007 Nobel Kimya Ödülü’nü kazandığı bildirildi.

Ertl, çalışma prensibini açıklarken “Fizik yöntemlerini kimya ile ilgili sorulara cevap vermek için kullanıyorum” diyor. Ünlü amonyak sentezinin arkasındaki mekanizmalar için yaptığı araştırmalarda da bu yaklaşımı izledi. 1913 yılında Carl Bosch sayesinde amonyağı endüstriyel ölçekte üretmek mümkün olmuş olsa da bir soru kalmıştı: Bu reaksiyon sırasında demir katalistin yüzeyinde tam olarak ne oluyordu? Ertl moleküler reaksiyonun sırrını keşfeden ilk kişiydi, bu da daha sonra aldığı Nobel Ödülü’nün konusu olan modern yüzey kimyasında çok önemli bir dönüm noktasıydı. Ertl, “Bosch geniş ölçekli uygulamayı mümkün kılan mühendisti, bense temel araştırmayla onu izledim” diyor. Yarı iletken fiziği, ona yüzey işlemlerinin ayrıntılı araştırmasına başlamasına yardımcı oldu.

Fiziksel kimya öğrencisi olan Ertl ana konusu haline gelecek olan konuya erken başlayarak doktora tezini katı-gaz arayüzü konusunda yazdı. 31 yaşındayken katı kristalize yüzeylerde kimyasal reaksiyonların yapısal sorunları hakkında yaptığı araştırması ile yüksek doktora derecesi elde etti. Araştırması onu zamanımızın en önemli kimyagerlerinden biri haline getirdi. Ertl’in konu seçimi akıllıca ve cesurdu, çünkü o sırada bu safhaların sınırları hakkında neredeyse hiçbir şey bilinmiyordu. 78 yaşındaki Ertl “Bunun çok verimli bir konu olduğunu hayatım boyunca gördüm” diyor.

Labaratuvar dışındaki yaşam da bu disiplinler arası araştırmacının hep öncelikleri arasında yer aldı. Ertl’in ailesi ve müzik her zaman onun için önemliydi. Tutkulu bir piyanist olan Ertl öğrenciyken bir dans orkestrasında müzik yaparak harçlığını çıkarıyordu. Bugün emekli profesör ve Berlin’deki Max Planck Cemiyeti Fritz Haber Enstitüsü’nün eski direktörü olan Ertl haftada bir gece Berlin Oratoryo Korosu’nda koçluk yapıyor. Kimya aynı zamanda Ertl’in sanatı takdir etmesine de fırsat tanıyor: “Bugün bile hala iyi bir formül veya güzel bir mikroskobik desen bana estetik bir zevk veriyor.”

Bilgi

Amonyak sentezi nasıl çalışır?

Haber-Bosch işleminin reaktif ortakları olan hidrojen ve azotun her ikisi de iki atomlu gazlardır. Bunları amonyağa dönüştürmek için azot molekülündeki üçlü güçlü bağın ve hidrojen molekülündeki tek bağın koparılması gerekiyor. Bu çok fazla enerji veya aktivasyon enerjisinin miktarını düşüren demir gibi bir katalist gerektiriyor. Peki demirin yüzeyinde ne oluyor? Prof.Dr. Gerhard Ertl buradaki dönüm noktasının azotun bölünmesi olduğunu keşfetti. Azot molekülü (N2) katalistin metalik yüzeyindeki elektronlarla o kadar güçlü bir biçimde etkileşime giriyor ki azot molekülündeki iki atom arasındaki bağ zayıflayarak sonunda kopuyor. Bu da her iki azot atomunda da üçer serbest elektron bırakıyor ve her atomun üç hidrojen atomuna bağlanabilmesini sağlıyor. Reaksiyon zincirinin sonunda bu kombinasyon nihai ürün olarak amonyağı meydana getiriyor. Bunun gibi katalitik yüzeylerdeki kimyasal reaksiyonlar mineral gübrelerden egzoz gazı temizliğine birçok endüstriyel uygulamada önemli bir rol oynuyor.