INTRODUCTION

La synthèse de l’ammoniaque par catalyse a déjà fait l’objet de nombreux travaux, comme on peut s’en rendre compte par la bibliographie donnée à la fin de ce travail; mais, lorsque des résultats susceptibles d’une application industrielle sont obtenus, ils ne parviennent à notre connaissance que sous forme de brevets, c’est-à-dire sans données précises.

Le but de cette étude était de trouver un catalyseur, déjà proposé ou non, susceptible d’être employé en pratique avec des rendements suffisamment élevés, de façon à pouvoir monter en France pendant la guerre, si le besoin s’en faisait sentir, la fabrication d’ammoniaque synthétique à partir des éléments.

Antérieurement, en 1913 et 1914, J'avais déjà étudié les azotures et hydrures des métaux alcalino-terreux et des terres rares, principalement en vue de la mise au point d’un procédé cyclique de formation de l’ammoniaque à l’aide de ces composés. Ces travaux feront l’objet de communications ultérieures. Les travaux exposés dans ce Mémoire, qui ne sont qu’une partie de ceux que j'ai effectués sur cette question, furent commencés en 1917 au laboratoire de Chimie minérale du Collège de France sous la direc-

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notes

tion de M. le Professeur Matignon, ils furent achevés à la fin de la même année et à cette époque nous avions la conviction que le fer réduit de l’oxyde fondu avec 2 pour 100 d’alumine, qui nous avait donné les meilleurs résultats, devait être le catalyseur employé dans les usines de la Badische Anilin und Soda Fabrick, les seules qui à cette époque produisaient de l’ammoniaque par catalyse sur une échelle vraiment industrielle.

Dans cette étude, J'ai laissé systématiquement de côté comme pratiquement iautilisables, les métaux trop rares comme ceux du groupe du platine, les métaux à point de fusion trop bas, comme le zinc, le plomb, etc. et les métaux décomposant l’eau en donnant des oxydes irréductibles par l’hydrogène dans les conditions de la synthèse. Ces derniers, en effet, nécessitent un mélange gazeux réactionnel parfaitement sec, ce qui est difficile et coûteux à réaliser industriellement. Une étude préliminaire rapide m'avait montré qu'aucun des corps restant après cette élimination n’étaient doués d’une activité catalytique suffisante, lorsqu'ils étaient pris séparément et préparés sans précaution spéciale.

Dans un premier travail, j'ai étudié l’action de ces divers corps groupés deux à deux, trois à trois, etc. On sait en effet que l’activité d’un mélange de catalyseurs est souvent plus grande que la somme de leurs activités respectives. Ces associations de catalyseurs furent étudiées d’abord à la pression atmosphérique; puis pour avoir des données sur l'effet de la présence ou de l’absence d’impuretés, j'ai essayé la meilleure de ces associations préparée de diverses façons, et avec l’adjonction de diverses impuretés. Enfin une étude sous pression fut faite avec le catalyseur le plus actif.

Dans un deuxième travail, j'ai étudié l’action du fer réduit de l’oxyde fondu seul ou avec différents adjuvants, d’abord à la pression atmosphérique et en prenant différents échantillons d'oxyde de fer, puis j’ai étudié l’effet de la présence de vapeur d’eau dans le mélange gazeux réactionnel. Des essais sous pressions furent ensuite eflectués pour déterminer la proportion optima à employer du meilleur adjuvant trouvé; puis pour fixer la température optima et la vitesse de passage du gaz optima avec le meilleur catalyseur obtenu, enfin un essai de longue durée fut fait pour

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me faire une idée sur la durée de vie du catalyseur. Ce travail fut complété par un examen métallographique de ces sortes de catalyseurs eu vue d'obtenir une explication de leur activité. Pour terminer, quelques essais furent faits avec d’autres oxydes ou mélanges d’oxydes également fondus.

Ce deuxième travail n'ayant conduit à un catalyseur donnant toute satisfaction, je m'y suis provisoirement arrêté.

J'ai fait précéder cette étude de considérations théoriques qui m'ont paru indispensables pour la clarté de l’exposition et, entre autres, pour la compréhension de ce que l’on peut appeler le rendement espace-temps d’un catalyseur.

À la fin de cette Thèse je donne une bibliographie des principaux articles et brevets parus jusqu’en 1917. Cette bibliographie n'a pas la prétention d’être complète; mais j'ai cru faire œuvre utile, en donnant à cette place un extrait succinct des divers documents que j'avais rassemblés en vue de ce travail. (Au cours de l’exposé qui suit, les chiffres entre parenthèses renvoient aux numéros d’ordre de cette bibliographie.)

Je tiens à exprimer ici ma profonde reconnaissance à mon maître, M. le Professeur Camille Matignon, dont les conseils éclairés, joints à une connaissance parfaite de tout ce qui touche à la fixation de l’azote atmosphérique, m'ont été d’un si grand secours.