Хотя немецкая почва была бедной, наверное, немецкая вода была какой-то особенной, поскольку здесь выросло множество научных гениев. В 1840-х гг. немецкие химики выдвинули идею создания искусственных азотных удобрений. Прошло несколько десятилетий, прежде чем люди начали воспринимать эту идею всерьез – ведь куда проще использовать дешевое южноамериканское гуано. Но в 1890-х гг. в производстве удобрений наметился кризис, поскольку запасы гуано на островах Чинча и в других местах начали подходить к концу. Казалось, спасти человечество от массового голода может только наука. И наша история вновь возвращается к Фрицу Габеру, в наивысшей степени наделенному как талантом, так и честолюбием.

После нанесенного Нернстом оскорбления Габер получил грант от немецкой химической компании BASF на оценку возможных технологий фиксации азота. Так, метод «молния в бутылке» заключался в соединении азота с кислородом за счет пропускания мощной электрической искры через емкость с воздухом. Однако Габер сосредоточился на старой идее о взаимодействии азота с водородом, отчасти по той причине, что смог найти к решению этой задачи новый подход, заключавшийся в применении высокого давления.

Газы активнее вступают в реакцию при повышении температуры или при повышении давления. На молекулярном уровне повышение температуры газа заставляет его молекулы двигаться с более высокой скоростью (на самом деле температура как раз и отражает скорость движения молекул). Чем выше скорость движения, тем легче молекулы расщепляются и воссоединяются, что способствует протеканию химических реакций.

Однако Габер знал, что повышение температуры приводит к разрушению аммиака, так что конечный выход продукта не увеличивается. Поэтому он сосредоточился на изменении давления. При повышении давления молекулы сближаются, и, следовательно, у них больше возможностей для взаимодействия и обмена атомами.

Для этого он изготовил кварцевые пробирки высотой 8 см, укрепленные железным каркасом. В таких пробирках за счет повышения давления реакцию можно было провести при температуре на несколько сотен градусов ниже и при этом повысить выход аммиака.

Кроме игр с температурой и давлением, Габер занялся еще и подбором катализатора. Катализатор ускоряет реакцию, но сам при этом не расходуется. Пример – платина в катализаторе автомобиля, где расщепляются вредные вещества. Габер знал, что два металла – марганец и никель – ускоряют взаимодействие между азотом и водородом, но, к сожалению, они работают только при температуре выше 700 ^>oC, а при такой температуре начинается обратная реакция. Поэтому он занялся поиском других катализаторов, пропуская газы над десятками металлов. В конце концов он попробовал осмий, элемент под номером 76, который когда-то использовали для изготовления электрических лампочек. В присутствии осмия реакция шла при температуре «всего лишь» 500–600 ^>oC, а при такой температуре аммиак расщепляется не так быстро.

При помощи уравнения своего врага Нернста Габер рассчитал, что использование осмия в защищенных металлическим каркасом емкостях позволит довести выход аммиака до 8 %, что было приемлемым результатом. Но, до того как продемонстрировать свою победу над Нернстом, он должен был проверить этот результат в лаборатории. И в июле 1909 г. – после нескольких лет мучений от болей в животе, бессонницы и унижений – Габер собрал на столе последовательную цепочку из нескольких кварцевых емкостей. Затем он открыл клапаны высокого давления, позволив азоту и водороду смешаться, и с волнением стал следить за выходным отверстием на противоположном конце установки.