Vad är Ostwald -processen?
Ostwald -processen är en metod som användes för den industriella produktionen av salpetersyra, patenterad av den tyska/lettiska kemisten Willhelm Ostwald 1902 och implementerades först 1908. I denna process syntetiseras salpetersyra av oxidationen av ammoniak. Före införandet av Ostwald -processen producerades all salpetersyra genom destillering av saltpeter - natriumnitrat (nano 3 ) eller kaliumnitrat (KNO 3 ) - med koncentrerad svavelsyra. Ostwald -processen står nu för all industriell produktion av salpetersyra, en kemisk avgörande för gödningsmedel och sprängämnen. I mitten av 1600 -talet producerade den tyska kemisten Johann Rudolf Glauber syran genom att destillera saltpeter med Sulfuric -syra. Kalpitalsyra var av intresse främst på grund av dess förmåga att lösa upp de flesta metaller fram till upptäckten 1847 av nitroglycerin. Strax efter denna punkt, med öppningen av ett nytt utbud av sprängämnen gjorda genom nitrering av organiska föreningar, var salpetersyra - och dess föregångare, saltpeter - mycket efterfrågade. Fram till början av 1900 -talet var all salpetersyraproduktion från saltpeter.
1901 utvecklade Willhelm Ostwald, en tysk kemist född i Lettland, en metod för att syntetisera salpetersyra från oxidationen av ammoniak genom katalys. Processen sker i tre steg. Firstly, a mixture of one part ammonia (NH3) gas and 10 parts air is fed into the catalytic chamber where, at a temperature of 1292 to 1472 °F (700 to 800 °C) and using a platinum catalyst, the ammonia combines with oxygen (O2) to produce nitric oxide (NO): 4NH3 +5o 2 → 4No + 6H 2 o. För det andra, i oxidationskammaren, vid en temperatur av 50 ° F (50 ° C), kombineras kväveoxid med syre för att producera kvävedioxid: 2no + O 2 → 2NO 2 . Slutligen, i absorptionskammaren, löses kvävedioxiden i vatten, vilket ger salpetersyra (hno 3 ) och kväveoxid, som sedan kan återvinnas: 3no 2 + h 2 o → 2Hno 3 Ostwald -processen producerar salpetersyra som en vattenlösning med cirka 60% koncentration. Genom destillation ökas koncentrationen till 68,5%, vilket ger den reagensklassiga salpetersyra som används för de flesta ändamål. Denna syra är en azeotrop av salpetersyra och vatten, vilket innebär att de två föreningarna kokar vid samma temperatur - 251,6 ° F (122 ° C), och så kan den inte koncentreras ytterligare av enkel destillation. Om högre koncentrationer krävs kan de erhållas genom destillation med koncentrerad sulfuRIC -syra - som absorberar vattnet - eller direkt genom kombinationen av kvävedioxid, vatten och syre vid högt tryck.
Denna kemiska process skulle minska beroende av saltpeters minskande reserver, men krävde en källa till ammoniak, som vid den tiden inte var lätt tillgänglig i stora mängder. Ammoniakproblemet löstes genom utvecklingen av Haber -processen, där denna förening syntetiserades med användning av atmosfäriskt kväve och väte från naturgas. Ostwald -processen tog snabbt över som huvudmedlet för salpetersyraproduktion.
Dessa två industriella processer mellan dem möjliggjorde billig produktion av salpetersyra i enorma mängder. Detta ledde i sin tur till ökad jordbruksproduktivitet, eftersom nitratgödselmedel kunde produceras billigt i bulkmängder. Det var emellertid också långvarig första världskriget, som Tyskland - avskuren från de flesta leveranser av Saltpeter under kriget - kunde fortsätta att producera sprängämnen i stora kvantities.