Фиксация атмосферного азота - "лазейка" для попаданца

Спросили тут меня на днях: А зачем тебе фиксация атмосферного азота? Почему не "индийская селитра", раз она уже известна и добывается? Отвечу по частям. 

1) Зачем вообще "попаданцу" азотные соединения?  Ну, если он хоть минимально знает химию, то применений масса - это пороха и взрывчатки, лаки и пластмасса (первая пластмасса в Реальной истории - нитроцеллюллюлоза, из неё делали игрушки, женские гребни и украшения и даже биллиардные шары. Кто помнит старые фильмы, аптекарь "господин Кошкин" в "И снова Неуловимые" делал взрывающиеся биллиардные шары. На самом деле тони иногда получались нечаянно, как производственный брак ), медикаменты и краски (а это - "Клондайк и Эльдорадо!" ).

2) Почему синтез лучше? Дело в том, что месторождения селитры встречаются нечасто и, как правило, скудны. Считанные тонны, а порой и центнеры. Это неплохо решит проблему получения хорошо горящего трута или получения "стартового капитала", но не нормальной торговли.  

3) Но есть же и селитряницы, чем они не устраивают?  Низким выходом.  Даже предложенный мной способ сплавления "природной" мочевины с негашеной известью куда производительнее, т.к. там выход 80-95%. Но собирать и получать "природную" мочевину - это от скудности (как делали во Франции конца XVIII века, даже Наполеон чуть не вылетел из училища за то, что мало "сырья" сдавал).

4)  Что мешает повторить нынешний способ (синтез аммиака из азота и водорода)?  Особенности этой реакции. Она требует катализатора (и наиболее простой - активированная платина), давления "от 60 атмосфер", иначе и равновесие сдвинуто в сторону исходных продуктов, да и скорость реакции невысока, и высокой температуры (опять же. иначе скорость реакции невысока).  Но работать с водородсодержащей смесью при высокой температуре - уже большая проблема, а уж при высоком давлении... 

Чтобы успешно "работать" в таких условиях, нужно иметь  вековой опыт эксплуатации паровых машин, высокий уровень металлургии, производство аварийной, запорной и регулирующей арматуры, способной работать при высоком давлении и температуре... Короче, только на уровне "конец XIX века в промышленно  развитой стране (уровнем не меньше Великобритании, Германии или САСШ)" можно рассчитывать на успех.

5) Какие альтернативные способы реально прорабатывались?  О-о-о!  Тут чего только не пробовали! Но наиболее перспективными были

а) синтез нитрида кальция 3 Ca + N2 = Ca3N2  и потом Ca3N2 + 3 H2O = 3 Ca(OH)2 + 2 NH3

Но тут проблема в том, что металлический кальций в природе не встречается. Его получают электролизом, процесс очень энергоёмкий, так что нужна действующая электростанция. 

В принципе, первая электростанция была простой - отвод воды от водопада, верхнебойное водяное колесо (там раньше мельница работала) + генератор (как мне ни удивительно, но современные люди куда лучше представляют, как собрать генератор постоянного тока, чем "шарят" в химии )

б) Синтез цианамида кальция. Сразу скажу, процесс тоже энергоёмкий и требует электричества. Но в остальном он проще

СаCO3 + 4 C = CaC2 + 3 CO   затем продувают при нагреве азотом CaC2 + N2 = CaCN2  + C

Потом полученный цианамид продувают водяным паром (При Т = 300 C)  CaCN2 + 3 H2O = CaCO3 + 2 NH3

6) Любопытное примечание: в 1916 году инженер Графтио ("отец" плана ГОЭЛРО) начал строительство Кондопожской ГЭС в Карелии именно для того, чтобы использовать её для синтеза аммиака одним из двух вышеописанных способов.

Так что автор ничего не придумал. Так действительно делали. В Норвегии. В Швейцарии. И у нас. И лишь "синтез Боша-Габера", ставший доступным остальным странам (кроме Германии) только после Первой Мировой моментально  сделал все альтернативные способы нерентабельными.

7) А в чём "лазейка"? Что можно сделать, если иметь сегодняшние знания, но не иметь нужного уровня технического развития и большого количества электроэнергии?

Способ не прост, сразу скажу. Он требует чистого сухого азота, чистого сухого водорода и металлического лития (в качестве катализатора).   Можно ли всё это получить?  Можно! (но способы опишу позже). Можно, но сложно. Тем не менее... "Уже укоренившийся "попаданец" это может потянуть. Итак:

Сначала реакция металлического лития с чистым сухим азотом:  6 Li + N2  = 2 Li3N 

Потом продувают чистым сухим водородом при 400-500 С и нормальном давлении:  Li3N + 3 H2  = 3 LiH  + NH3

Затем гидрид лития продувают чистым сухим азотом при 500 С и нормальном давлении:  3 LiH + N2 = Li3N + NH3

Обратите внимание, что литий при этом не расходуется!

8) Почему этот способ не используют сейчас? Раз высокое давление не нужно?  Причина в экономике.  

а) И водород, и азот нужно тщательно очистить от примесей и особенно - от влаги, иначе литий "уйдёт" на побочные реакции

б) ни водород, ни азот не используются полностью. А это снижает выход и увеличивает себестоимость.

Но "Попаданцы" действуют в иных условиях.  "Так шта..."