Hvad er Ostwald -processen?
Ostwald -processen er en metode, der bruges til den industrielle produktion af salpetersyre, patenteret af den tyske/lettiske kemiker Willhelm Ostwald i 1902 og først implementeret i 1908. I denne proces syntetiseres salpetersyre ved oxidation af ammonering. Før introduktionen af Ostwald -processen blev al salpetersyre produceret ved at destillere saltpeter - natriumnitrat (nano 3 ) eller kaliumnitrat (KnO 3 ) - med koncentreret svovlsyre. The Ostwald process now accounts for all industrial production of nitric acid, a chemical crucial to the fertilizer and explosives industries.
The first synthesis of nitric acid — by heating a mixture of saltpeter, copper sulfate and alum — is generally attributed to the Arabic alchemist Jabir ibn Hayyan Geber sometime in the 8th century, but there is some uncertainty about dette. I midten af det 17. århundrede producerede den tyske kemiker Johann Rudolf Glauber syren ved at destillere saltpeter med svovliC syre. Salpetersyre var hovedsageligt af interesse på grund af dens evne til at opløse de fleste metaller, indtil opdagelsen i 1847 af nitroglycerin. Kort efter dette punkt, med åbningen af en ny række sprængstoffer foretaget af nitreringen af organiske forbindelser, var salpetersyre - og dens forløber, saltpeter - meget efterspurgt. Indtil det tidlige 20. århundrede var al salpetersyreproduktion fra Saltpeter.
I 1901 udviklede Willhelm Ostwald, en tysk kemiker født i Letland, en metode til syntese af salpetersyre fra oxidation af ammoniak ved katalyse. Processen finder sted i tre trin. For det første føres en blanding af en del af ammoniak (NH 3 ) gas og 10 dele luft ind i det katalytiske kammer, hvor ved en temperatur på 1292 til 1472 ° F (700 til 800 ° C) og ved hjælp af en platinekatalyst, ammonak kombineres med ilt (O 2 ) for at producere nitric oxide (nr. +5o 2 → 4no + 6H 2 o. For det andet kombineres nitrogenoxid i oxidationskammeret ved en temperatur på 50 ° F (50 ° C) med ilt for at producere nitrogendioxid: 2no + O 2 → 2no 2 . Endelig, i absorptionskammeret, opløses nitrogendioxid i vand, hvilket giver salpetersyre (HNO 3 ) og nitrogenoxid, som derefter kan genanvendes: 3no 2 + h 2 O → 2HNO 3 + nr.
+ hOstwald -processen producerer salpetersyre som en vandig opløsning af ca. 60% koncentration. Ved destillation øges koncentrationen til 68,5%, hvilket giver reagenskvaliteten salpetersyre, der bruges til de fleste formål. Denne syre er en azeotrop af salpetersyre og vand, hvilket betyder, at de to forbindelser koger ved den samme temperatur - 251,6 ° F (122 ° C), og det kan derfor ikke koncentreres yderligere ved simpel destillation. Hvis der kræves højere koncentrationer, kan de opnås ved destillation med koncentreret sulfuRinsyre - som absorberer vandet - eller direkte af kombinationen af nitrogendioxid, vand og ilt ved højt tryk.
Denne kemiske proces ville reducere afhængigheden af faldende reserver af saltpeter, men krævede en kilde til ammoniak, som på det tidspunkt ikke var let tilgængelig i store mængder. Ammoniakproblemet blev løst ved udviklingen af Haber -processen, hvor denne forbindelse blev syntetiseret under anvendelse af atmosfærisk nitrogen og brint fra naturgas. Ostwald -processen overtog hurtigt som det vigtigste middel til salpetersyreproduktion.
Disse to industrielle processer mellem dem muliggjorde den billige produktion af salpetersyre i enorme mængder. Dette førte igen til øget landbrugsproduktivitet, da nitratgødning kunne produceres billigt i bulkmængder. Det var dog også langvarigt verdenskrig, som Tyskland - afskåret fra de fleste forsyninger med saltpeter under krigen - i stand til at fortsætte med at producere sprængstoffer i store kvantities.