Ein technisches Verfahren soll viel Produkt in kurzer Zeit liefern, bei geringem Energie- und Materialaufwand und sicher. Bei umkehrbaren Reaktionen gibt es vier Hebel:

• Druck: Hoher Druck verschiebt das Gleichgewicht zur Seite mit weniger Gasteilchen, verlangt aber teure, druckfeste Anlagen.
• Temperatur: Bei einer exothermen Reaktion liegt das Gleichgewicht bei tiefer Temperatur günstiger, dort ist die Reaktion aber zu langsam. Man wählt einen Kompromiss.
• Katalysator: Er beschleunigt die Einstellung des Gleichgewichts und erlaubt eine tiefere Temperatur, ändert die Lage aber nicht.
• Konzentrationen: Ein Überschuss eines billigen Edukts und das ständige Entfernen des Produkts verschieben das Gleichgewicht zu den Produkten.

Nicht umgesetzte Edukte werden in den Reaktor zurückgeführt (Kreislaufverfahren). Der Umsatz je Durchgang darf deshalb klein sein, die Gesamtausbeute ist hoch.

Die Ammoniaksynthese ist umkehrbar und exotherm: $\mathrm{N_2 + 3\,H_2 \rightleftharpoons 2\,NH_3}$ mit $\Delta_{\mathrm{R}}H = -92$ kJ/mol. Stickstoff gewinnt man aus der Luft durch Verflüssigen und Destillieren, Wasserstoff meist aus Erdgas und Wasserdampf ($\mathrm{CH_4 + H_2O \rightleftharpoons CO + 3\,H_2}$, stark endotherm; $\mathrm{CO + H_2O \rightleftharpoons CO_2 + H_2}$ liefert weiteren Wasserstoff).

Bedingungen: etwa 150 bis 300 bar (aus 4 mol Gas werden 2 mol), etwa 400 bis 500 °C, Katalysator Eisen mit Zusätzen. Bei tieferer Temperatur läge das Gleichgewicht günstiger, aber der Katalysator arbeitet erst oberhalb von etwa 400 °C schnell genug: ein Kompromiss zwischen Lage und Geschwindigkeit. Hinter dem Reaktor kühlt man das Gemisch, Ammoniak verflüssigt sich und wird abgetrennt, $\mathrm{N_2}$ und $\mathrm{H_2}$ gehen zurück in den Reaktor. Ammoniak dient vor allem für Düngemittel und als Ausgangsstoff der Salpetersäure.

Kontaktverfahren: Schwefel verbrennt zu $\mathrm{SO_2}$. Die Oxidation zu $\mathrm{SO_3}$ ist exotherm und verringert die Zahl der Gasteilchen (3 mol zu 2 mol). Bei 400 bis 450 °C und etwa 1 bar ist die Ausbeute aber schon so hoch, dass sich hoher Druck nicht lohnt. Bei höherer Temperatur sinkt sie, bei tieferer wird der Katalysator zu langsam; zwischen mehreren Katalysatorschichten wird die Reaktionswärme abgeführt. Das $\mathrm{SO_3}$ löst man in konzentrierter Schwefelsäure (es entsteht $\mathrm{H_2S_2O_7}$) und verdünnt dann mit Wasser. In Wasser direkt würde sich ein Nebel bilden.

Ostwald-Verfahren: Ammoniak wird am Platin-Rhodium-Netz zu $\mathrm{NO}$ verbrannt. Ohne Katalysator entstünde überwiegend $\mathrm{N_2}$; das Netz beschleunigt bei sehr kurzer Kontaktzeit gezielt die Bildung von $\mathrm{NO}$. Das Gas wird abgekühlt, $\mathrm{NO}$ reagiert mit $\mathrm{O_2}$ zu $\mathrm{NO_2}$ ($\mathrm{2\,NO + O_2 \rightleftharpoons 2\,NO_2}$, exotherm, bei tiefer Temperatur günstig). Mit Wasser gilt $\mathrm{3\,NO_2 + H_2O \longrightarrow 2\,HNO_3 + NO}$, das $\mathrm{NO}$ geht zurück. Insgesamt: $\mathrm{NH_3 + 2\,O_2 \longrightarrow HNO_3 + H_2O}$.

Rohstoffe sind die Ausgangsstoffe der Industrie: Erdöl, Erdgas, Kohle, Erze, Salze, Luft, Wasser und Biomasse. Man gewinnt sie, bereitet sie auf (trennen, reinigen) und verarbeitet sie dann weiter.

Erdöl ist ein Gemisch aus sehr vielen Kohlenwasserstoffen. In der Raffinerie trennt die fraktionierte Destillation es nach Siedebereichen in Gase, Benzin, Kerosin, Diesel und Heizöl und einen Rückstand. Der Bedarf an Benzin und an kurzkettigen Alkenen ist größer, als das Erdöl enthält. Deshalb spaltet man langkettige Moleküle durch Cracken in kürzere, zum Beispiel $\mathrm{C_{16}H_{34} \longrightarrow C_8H_{18} + C_8H_{16}}$ (ein Alkan und ein Alken). Beim thermischen Cracken (Steamcracker, etwa 800 °C, mit Wasserdampf) entstehen Ethen und Propen für Kunststoffe, beim katalytischen Cracken an Zeolithen (etwa 500 °C) vor allem Benzin. Cracken ist endotherm und erzeugt mehr Gasteilchen. Nach Le Chatelier begünstigen deshalb hohe Temperatur und niedriger Druck die Spaltung, und der Wasserdampf senkt den Druck der Kohlenwasserstoffe.

Biogas entsteht, wenn Mikroorganismen Biomasse (Gülle, Pflanzenreste, Bioabfall) unter Luftabschluss abbauen. Große Moleküle werden zu kleineren gespalten, zu Säuren wie Essigsäure umgesetzt, und am Ende bilden Methanbakterien Methan, zum Beispiel $\mathrm{CH_3COOH \longrightarrow CH_4 + CO_2}$ und $\mathrm{CO_2 + 4\,H_2 \longrightarrow CH_4 + 2\,H_2O}$. Biogas besteht zu etwa 50 bis 70 % aus Methan, daneben aus Kohlenstoffdioxid und Spuren von Schwefelwasserstoff, den man vor der Nutzung abtrennt (giftig, korrosiv). Man verbrennt es zur Wärme- und Stromerzeugung oder reinigt es zu Biomethan für das Erdgasnetz.