Jaký je proces Ostwalda?

Proces Ostwald je metoda používaná pro průmyslovou výrobu kyseliny dusičné, patentovaná německým/lotyšským chemikem Willhelmem Ostwaldem v roce 1902 a poprvé provedena v roce 1908. V tomto procesu je kyselina dusičná syntetizována oxidací amoniaku. Před zavedením procesu Ostwalda byla veškerá kyselina dusičná destilační solným strojem - dusičnanem sodným (nano ₃ ) nebo dusičnanem draselným (KNO ₃ ) - s koncentrovanou kyselinou sírovou. Proces Ostwald nyní odpovídá za veškerou průmyslovou produkci kyseliny dusičné, chemické rozhodující pro odvětví hnojiv a výbušnin. V polovině 17. století německý chemik Johann Rudolf Glauber produkoval kyselinu destilačním slanem sulfuric kyselina. Kyselina dusičná byla zajímavá hlavně kvůli své schopnosti rozpustit většinu kovů až do objevu v roce 1847 nitroglycerinu. Brzy po tomto bodě, s otevřením nové řady výbušnin provedených nitrací organických sloučenin, byla kyselina dusičná - a její prekurzor, slaný - velmi žádaná. Až do počátku 20. století byla veškerá produkce kyseliny dusičná ze Saltpeter.

V roce 1901 vyvinul Willhelm Ostwald, německý chemik narozený v Lotyšsku, metodu syntetizace kyseliny dusičné z oxidace amoniaku katalýzou. Proces probíhá ve třech krocích. Za prvé, směs jedné dílčího amoniaku (NH ₃ ) plyn a 10 dílů vzduchu je vložena do katalytické komory, kde se při teplotě 1292 až 1472 ° F (700 až 800 ° C) a pomocí platinové katalyzátoru kombinuje amoniak s kyygenem (o ₂ ) k produkci dusíků (4 2 → 4NO + 6H ₂ O. Za druhé, v oxidační komoře, při teplotě 122 ° F (50 ° C), je oxid dusnatý kombinován s kyslíkem za vzniku oxidu dusíku: 2No + O ₂ → 2No ₂ . Nakonec se v absorpční komoře oxid dusík rozpustí ve vodě, což dává kyselinu dusičnou (HNO _{3 ) a oxid dusnatého, který pak lze recyklovat: 3No 2 + H 2 o → 2hno + ne.}

Ostwaldový proces produkuje kyselinu dusičnou jako vodný roztok asi 60% koncentrace. Destilací se koncentrace zvýší na 68,5%, což dává kyselinu dusičnou činidlo, která se používá pro většinu účelů. Tato kyselina je azeotropem kyseliny dusičné a vody, což znamená, že obě sloučeniny se vaří při stejné teplotě - 251,6 ° F (122 ° C), a proto ji nelze dále soustředit jednoduchou destilací. Pokud jsou vyžadovány vyšší koncentrace, lze je získat destilací s koncentrovanou sulfuKyselina ricová - která absorbuje vodu - nebo přímo kombinací oxidu dusičitého, vody a kyslíku při vysokém tlaku.

6 Problém amoniaku byl vyřešen vývojem Haberského procesu, ve kterém byla tato sloučenina syntetizována pomocí atmosférického dusíku a vodíku ze zemního plynu. Proces Ostwald rychle převzal jako hlavní prostředek produkce kyseliny dusičné.

Tyto dva průmyslové procesy mezi nimi umožnily levnou produkci kyseliny dusičné v obrovském množství. To zase vedlo ke zvýšené zemědělské produktivitě, protože hnojiva dusičnanů by mohla být vyrobena levně ve objemovém množství. To však také prodloužená první světová válka, protože Německo - odříznuto od většiny zásob slanéhopeteru během války - bylo schopno pokračovat v výrobě výbušnin ve velkých kvantitities.