O que é o processo de Ostwald?
O processo de Ostwald é um método usado para a produção industrial de ácido nítrico, patenteado pelo químico alemão / letão Willhelm Ostwald em 1902 e implementado pela primeira vez em 1908. Nesse processo, o ácido nítrico é sintetizado pela oxidação da amônia. Antes da introdução do processo de Ostwald, todo o ácido nítrico era produzido por destilação de salitre - nitrato de sódio (NaNO 3 ) ou nitrato de potássio (KNO 3 ) - com ácido sulfúrico concentrado. O processo de Ostwald agora é responsável por toda a produção industrial de ácido nítrico, um produto químico crucial para as indústrias de fertilizantes e explosivos.
A primeira síntese de ácido nítrico - aquecendo uma mistura de salitre, sulfato de cobre e alume - é geralmente atribuída ao alquimista árabe Jabir ibn Hayyan Geber em algum momento do século 8, mas há alguma incerteza sobre isso. Em meados do século XVII, o químico alemão Johann Rudolf Glauber produziu o ácido destilando salitre com ácido sulfúrico. O ácido nítrico era de interesse principalmente devido à sua capacidade de dissolver a maioria dos metais até a descoberta, em 1847, da nitroglicerina. Logo após esse ponto, com a abertura de uma nova gama de explosivos produzidos pela nitração de compostos orgânicos, o ácido nítrico - e seu precursor, o salitre - foram muito procurados. Até o início do século 20, toda a produção de ácido nítrico era proveniente de salitre.
Em 1901, Willhelm Ostwald, químico alemão nascido na Letônia, desenvolveu um método de sintetizar ácido nítrico a partir da oxidação de amônia por catálise. O processo ocorre em três etapas. Em primeiro lugar, uma mistura de uma parte de gás de amônia (NH3) e 10 partes de ar é alimentada na câmara catalítica, onde, a uma temperatura de 700 a 800 ° C (1292 a 1472 ° F (700 a 800 ° C) e usando um catalisador de platina, a amônia combina com oxigênio (O2) para produzir óxido nítrico (NO): 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O. Em segundo lugar, na câmara de oxidação, a uma temperatura de 122 ° F (50 ° C), o óxido nítrico é combinado com oxigênio para produzir dióxido de nitrogênio: 2NO + O 2 → 2NO 2 . Finalmente, na câmara de absorção, o dióxido de nitrogênio é dissolvido em água, produzindo ácido nítrico (HNO 3 ) e óxido nítrico, que pode ser reciclado: 3NO 2 + H2O → 2HNO 3 + NO.
O processo de Ostwald produz ácido nítrico como uma solução aquosa de cerca de 60% de concentração. Por destilação, a concentração é aumentada para 68,5%, resultando no ácido nítrico de grau reagente usado para a maioria dos propósitos. Esse ácido é um azeótropo do ácido nítrico e da água, o que significa que os dois compostos fervem à mesma temperatura - 122 ° C (251,6 ° F) e, portanto, não podem ser mais concentrados por simples destilação. Se forem necessárias concentrações mais altas, elas podem ser obtidas por destilação com ácido sulfúrico concentrado - que absorve a água - ou diretamente pela combinação de dióxido de nitrogênio, água e oxigênio a alta pressão.
Esse processo químico reduziria a dependência de reservas decrescentes de salitre, mas exigia uma fonte de amônia, que na época não estava prontamente disponível em grandes quantidades. O problema da amônia foi resolvido pelo desenvolvimento do processo Haber, no qual esse composto foi sintetizado usando nitrogênio atmosférico e hidrogênio do gás natural. O processo de Ostwald rapidamente assumiu como o principal meio de produção de ácido nítrico.
Esses dois processos industriais entre eles permitiram a produção barata de ácido nítrico em grandes quantidades. Isso, por sua vez, levou ao aumento da produtividade agrícola, uma vez que os fertilizantes com nitrato podiam ser produzidos mais baratos em grandes quantidades. No entanto, também prolongou a Primeira Guerra Mundial, pois a Alemanha - isolada da maioria dos suprimentos de salitre durante a guerra - conseguiu continuar produzindo explosivos em grandes quantidades.