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Fritz haber - Biografía

La obtención de amoniaco a partir de sus elementos constitutivos

 

Obtener amoniaco a partir de la combinación directa del nitrógeno y el hidrógeno había recibido atención mucho antes de la Primera Guerra Mundial. En 1840 el francés H. V. Regnault había estudiado la reacción, pero sólo cuando se la examinó desde el punto de vista de los principios de la termodinámica se vio que podría llegar a ser explotable comercialmente[1].

Henry Le Chatelier (1850-1936), (....) define teóricamente las condiciones de temperatura y de presión que serían necesarias para efectuar esta síntesis en presencia de un catalizador: si se opera a 500 o 600 ºC la combinación de hidrógeno y nitrógeno sigue siendo incompleta, pero como la reacción va acompañada con una disminución del volumen, puede incrementarse el rendimiento con altas presiones. Le Chatelier registra una patente en 1903, pero abandona su aplicación industrial después de una explosión. Así pues, el problema que se ha de resolver mediante la síntesis del amoniaco es doble: no sólo hay que dominar la ciencia de los equilibrios químicos, sino también las técnicas a altas presiones[2].

En Alemania y en este campo, en 1903, Haber demostró que el amoniaco se podría sintetizar a la razonable temperatura de 1000 ºC utilizando un catalizador de hierro. Sin embargo, el rendimiento era infinitesimal y carecía de relevancia comercial. Para desconcierto de Haber, Nernst le replicó públicamente y señaló que Haber no había prestado suficiente atención a la presión como factor de desplazamiento del equilibrio[3]. Y es que basándose en unos nuevos cálculos termodinámicos, Nernst había llegado a obtener unas cifras sobre la producción de amoniaco derivadas de mezclar nitrógeno e hidrógeno a altas temperaturas y bajo presión. Haber (...) dirigió experimentos que arrojaron un resultado ligeramente superior, pero en una reunión de la Sociedad Bunsen, celebrada en 1907, Nernst atacó sus resultados tachándolos de «profundamente inexactos»[4].

 Espoleado por los ataques públicos de Nernst, Haber trabajó con furia. Con la ayuda de Le Rossignol y combinando el conocimiento teórico con la experimentación ingeniosa, Haber estuvo en disposición de divulgar los primeros resultados positivos en menos de un año. A continuación, combinó un aparato de alta presión con un nuevo catalizador, descubierto de manera fortuita, el osmio (que más tarde sustituyó por uranio), y, con una presión y una temperatura elevadas, produjo cien centilitros de amoniaco líquido por hora[5].

 

4. El diseño experimental de Fritz Haber y Robert Le Rossignol para producir amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno. El proceso catalítico tenía lugar a la izquierda, en el cilindro grande.

 

En febrero de 1908, un colega de Haber en Karlsruhe, Carl Engler, que mantenía estrecha relaciones con BASF, instó a la compañía a alcanzar un acuerdo con Haber para impedir que lo captara cualquier otra empresa:

Desde un punto de vista personal, no tengo ningún interés[6] en que BASF se haga con los servicios del profesor Haber. El señor Haber es un hombre muy ocupado y exigente, de cuyos talentos y energía aún espero importantes éxitos; se trata de un experto totalmente capacitado en la resolución de conflictos en el campo de la electroquímica y posee un agudo e inteligente dominio dialéctico. Como no le ha pasado inadvertida su propia valía y, de acuerdo con el estilo de Ostwald[7], también le gustaría ganar algo de dinero, no sale precisamente barato[5].

 

A pesar del escepticismo inicial sobre Haber por parte de BASF y su trabajo aún embrionario, las dos partes entablaron negociaciones de inmediato[5]. Finalmente, en marzo de 1908, se firmó un contrato formal de cinco años. BASF financiaría todas las necesidades especiales de equipamiento para el laboratorio y concedería a Haber 6.000 marcos anuales (su sueldo como docente ascendía a 4.000 marcos más un complemento para vivienda de 1.200 marcos). A cambio, Haber «defendería los intereses de BASF en la media que lo permitiera su trabajo como funcionario y científico», y pondría a disposición de esta empresa los resultados de las investigaciones; el trabajo seguiría siendo propiedad literaria de Haber, pero sus usos comerciales se convertirían en «propiedad ilimitada y exclusiva» de BASF. Le correspondía a la empresa decidir si un proceso determinado se patentaba o se elaboraba en secreto (...) y, en cualquiera de los dos casos, Haber recibiría un diez por ciento de los beneficios netos[8].

El 2 de julio de 1909 se realizó una demostración del proceso a Carl Bosch[9] y A. Mittasch de la Badische Anilin-und-Soda-Fabrik (BASF), en la que obtuvieron unos cientos de gramos de amoniaco líquido[10] (unas setenta gotas de amoniaco por minuto[11]). Bosch y Mittasch eran dos ingenieros experimentados nombrados por Heinrich von Brunk, director de BASF, como ayudantes de Haber[12]: Carl Bosch (1874-1941), metalúrgico encargado de encontrar materiales resistentes a las presiones y a la corrosión, y Aldwin Mittasch, especialista en catálisis[13]. Fritz Stern se refiere en su texto “El mundo alemán de Einstein” a que la primera visita de los directores de BASF al laboratorio de Haber, en julio de 1909, empezó con contratiempos y se saldó con un cómico fracaso[14]. A continuación, no trata más este asunto por lo que no he podido averiguar si se trata de la misma reunión mencionada en la que participaron Bosch y Mittasch.

5. F. Haber delante del diseño experimental que permitió producir amoniaco a partir de hidrógeno y nitrógeno.

 

 

 

6. Fritz Haber

 

 

 

 

 

7. F. Haber dibujado por W. Luntz en 1911.

 

Dieciocho meses después de la firma del contrato entre Haber y BASF, el primero pidió una renegociación del contrato. El motivo: Haber recibió ofertas de la competencia. Sobre este asunto Fritz Stern escribe:

 

En octubre de 1909, antes de poder encarar con garantías (el proceso de producción de amoniaco), Haber comunicó a BASF una oferta que había recibido de la competencia: el presidente[15] de la junta directiva de la Deutsche Gasglühlicht, también conocida como Auer, le había pedido que renunciara a su cátedra, se convirtiera en director de la compañía, montara un laboratorio científico-industrial, con carta blanca en cuanto a equipamiento y colaboradores, y un capital prácticamente ilimitado. La nueva compañía podría igualar con facilidad los treinta millones de marcos que BASF consideró necesarios para la producción de amoniaco. Sus ingresos anuales, acordes con la responsabilidad como director de un laboratorio de tanta envergadura, serían «un número de seis cifras». Para esos días de nuestra historia, se trababa de una cantidad increíble, aproximadamente ocho veces sus ingresos anuales en aquel momento. (...)

Una vez más, Carl Engler utilizó sus buenos oficios para facilitar un acuerdo entre BASF y Haber, aunque la compañía empleó diez páginas mecanografiadas para explicar a Engler lo que estaban dispuestos a hacer, por qué les molestaban ciertas «sospechas» que Haber había expresado acerca de los acuerdos sobre los derechos de autor y que, «en el futuro, querríamos fijar ciertos límites a las algo desmedidas ideas del señor Haber». Para el 15 de noviembre, se había firmado otro nuevo contrato: Haber recibiría 23.000 marcos anuales, de los cuales 8.000 estaban destinados a cubrir sus gastos de instrumental y ayudantes; le permitían asesorar a Auer en su empresa sobre la lámpara de gas, pero debía ofrecer primero a BASF el resto de las investigaciones. El nuevo contrato reiteraba que Haber accedería a revisiones previas a la publicación y no entablaría ninguna nueva relación comercial sin notificarlo primero a BASF. El contrato iba a tener una vigencia de cinco años y quedaría renovado de forma automática sin ninguna de las partes comunicaba su intención de darlo por terminado.[16]

 

En 1913, después de que Haber hubiese vendido el proceso a la compañía (BASF), Bosch lograba superar todos los obstáculos que fueron surgiendo para convertir un procedimiento que era esencialmente académico en uno con el que pudiese producir amoniaco en cantidades industriales. Este proceso, denominado de Haber-Bosch, tenía lugar a una presión de 200 atmósferas y utilizaba como materias primas aire y agua[17].


[1] Sánchez Ron, J. M. (1992), p. 223.

[2] Bensaude-Vincent, B. y Stengers, I. (1997), p. 150.

[3] Brook, W. H. (1998), pp. 543-544.

[4] Stern, F. (2003), p. 95.

[5] Ibídem, p. 96.

[6] La cursiva está en el original.

[7] En 1900, Friedrich Wilhelm Ostwald pensó que podría combinar nitrógeno e hidrógeno con hierro, como catalizador para producir amoniaco (...). Negoció con Hoeachst y BASF, pidiendo millones, pero BASF descubrió que este proceso no llegó a confirmarse en su propio laboratorio. [Stern, F. (2003), p. 95]

[8] Stern, F. (2003), p. 97.

[9] Fritz Haber (....) era cuñado de Carl Bosch. [Clarke, J. S. (1985), p. 164.

[10] Sánchez Ron, J. M. (1992), p. 223.

[11] Perutz, Max F. (Junio, 1997).

[12] Bensaude-Vincent, B. y Stengers, I. (1997), pp. 150-151.

[13] Bensaude-Vincent, B. y Stengers, I. (1997), p. 151.

[14] Stern, F. (2003), p. 99.

[15] El presidente de la junta directiva de Auer era Leopold Koppel. [Stern, F. (2003), p. 98]

[16] Stern, F. (2003), pp. 98-99.

[17] Sánchez Ron, J. M. (1992), pp. 223-224.

 

 

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©Felipe Moreno Romero

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