Bedeutendstes Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, das von F. Haber und C. Bosch entwickelt wurde und seit 1913 großtechnisch eingesetzt wird. Es beruht auf der Synthese des Ammoniaks durch Vereinigung der Elemente Stickstoff, N2, und Wasserstoff, H2, in einer stark exothermen Reaktion:
N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3; ΔH = -92,28 kJ
Die Ammoniaksynthese ist eine Gleichgewichtsreaktion. Da sie exotherm ist und unter Volumenabnahme erfolgt (auf der rechten Seite ist die Anzahl der Gasmoleküle kleiner als auf der linken Seite), begünstigen nach dem Le-Chatelier-Braun-Prinzip hoher Druck und niedrige Temperaturen die Hinreaktion (Ammoniaksynthese). Die technische Ammoniaksynthese wird deshalb mit hohen Drücken von 25–30 MPa durchgeführt. Eine niedrige Temperatur hätte jedoch den Nachteil, dass die Ammoniaksynthese nur mit geringer Reaktionsgeschwindigkeit ablaufen würde. Deshalb wird die technische Ammoniakproduktion mithilfe eines Katalysators durchgeführt, der die Aktivierungsenergie der Gleichgewichtsreaktion herabsetzt.