Hva er Ostwald -prosessen?

Ostwald -prosessen er en metode som brukes til industriell produksjon av salpetersyre, patentert av den tyske/latviske kjemikeren Willhelm Ostwald i 1902 og først implementert i 1908. I denne prosessen syntetiseres salpetersyre ved oksidasjon av ammoniakk. Før introduksjonen av Ostwald -prosessen ble all salpetersyre produsert ved å destillere saltpeter - natriumnitrat (nano _{3 ) eller kaliumnitrat (KNO 3 ) - med konsentrert sulfursyre. Ostwald -prosessen står nå for all industriell produksjon av salpetersyre, en kjemisk avgjørende for gjødsel- og eksplosivindustrien.}

Den første syntesen av salpetersyre - ved å varme opp en blanding av saltpeter, kobler sulfat og alum - er det noen som er tilskrevet den arabiske alchem ​​-sulfat og alumn. dette. På midten av 1600 -tallet produserte den tyske kjemikeren Johann Rudolf Glauber syren ved å destillere saltpeter med sværec syre. Salpetersyre var av interesse hovedsakelig på grunn av dens evne til å oppløse de fleste metaller frem til oppdagelsen, i 1847, av nitroglyserin. Rett etter dette punktet, med åpningen av et nytt utvalg av eksplosiver laget av nitrering av organiske forbindelser, var salpetersyre - og dens forløper, saltpeter - mye etterspurt. Fram til begynnelsen av 1900 -tallet var all salpetersyreproduksjon fra saltpeter.

I 1901 utviklet Willhelm Ostwald, en tysk kjemiker født i Latvia, en metode for å syntetisere salpetersyre fra oksidasjon av ammoniakk ved katalyse. Prosessen finner sted i tre trinn. For det første blir en blanding av en del ammoniakk (NH _{3 ) gass og 10 deler luft ført inn i det katalytiske kammeret der, ved en temperatur fra 1292 til 1472 ° F (700 til 800 ° C) og ved bruk av en platina -katalysator, kombinerer Ammonia med oksesen (O 2 Sub> Sub> 4NH 3 +5o 2 → 4NO + 6H 2 O. For det andre, i oksidasjonskammeret, ved en temperatur på 50 ° C, er nitrogenoksid kombinert med oksygen for å produsere nitrogendioksid: 2NO + O 2 → 2No 2 . Til slutt, i absorpsjonskammeret, oppløses nitrogendioksidet i vann, noe som gir salpetersyre (HNO 3 ) og nitrogenoksid, som deretter kan resirkuleres: 3no 2 + h 2 o → 2hno + H}

Ostwald -prosessen produserer salpetersyre som en vandig løsning på omtrent 60% konsentrasjon. Ved destillasjon økes konsentrasjonen til 68,5%, noe som gir salpetersyre med reagensgrad som brukes til de fleste formål. Denne syren er en azeotrope av salpetersyre og vann, noe som betyr at de to forbindelsene koker ved samme temperatur - 251,6 ° F (122 ° C), og derfor kan den ikke konsentreres ytterligere ved enkel destillasjon. Hvis det er nødvendig med høyere konsentrasjoner, kan de oppnås ved destillasjon med konsentrert sulfuRicyre - som absorberer vannet - eller direkte ved kombinasjonen av nitrogendioksid, vann og oksygen ved høyt trykk.

Denne kjemiske prosessen ville redusere avhengigheten av reduserende reserver av saltpeter, men krevde en kilde til ammoniakk, som på den tiden ikke var lett tilgjengelig i store mengder. Ammoniakkproblemet ble løst ved utvikling av Haber -prosessen, der denne forbindelsen ble syntetisert ved bruk av atmosfærisk nitrogen og hydrogen fra naturgass. Ostwald -prosessen overtok raskt som hovedmidlene for salpetersyreproduksjon.

Disse to industrielle prosessene mellom dem muliggjorde billig produksjon av salpetersyre i enorme mengder. Dette førte igjen til økt landbruksproduktivitet, ettersom nitratgjødsel kunne produseres billig i bulkmengder. Det er imidlertid også langvarig første verdenskrig, som Tyskland - avskåret fra de fleste forsyninger med saltpeter under krigen - i stand til å fortsette å produsere eksplosiver i store kvantitiEs.