Hvad er Ostwald -processen?
Ostwald -processen er en metode, der bruges til industriel 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 ammonak.Før introduktionen af Ostwald -processen blev al salpetersyre produceret ved at destillere saltpeter mdash;Natriumnitrat (nano 3 ) eller kaliumnitrat (Kno 3 ) mdash;med koncentreret svovlsyre.Ostwald -processen tegner sig nu for al industriel produktion af salpetersyre, en kemisk afgørende for gødnings- og sprængstofindustrien.
Den første syntese af salpetersyre mdash;ved opvarmning af en blanding af saltpeter, kobbersulfat og alun mdash;Tilskrives generelt den arabiske alkymist Jabir Ibn Hayyan Geber engang i det 8. århundrede, men der er en vis usikkerhed omkring dette.I midten af det 17. århundrede producerede den tyske kemiker Johann Rudolf Glauber syren ved at destillere saltpeter med svovlsyre.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 ved nitrering af organiske forbindelser, salpetersyre mdash;og dens forløber, Saltpeter Mdash;var 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 ammoniak (NH 3 ) gas og 10 dele luft ind i det katalytiske kammer, hvor ved en temperatur på 1292 til 1472 Deg; F (700 til 800 DEG; C) og ved hjælp af en platinekatalysator, ammoniak kombineres med ilt (O 2 ) for at producere nitrogenoxid (NO): 4NH 3 + 5O 2 RARR;4no + 6H 2 o.For det andet kombineres nitrogenoxid i oxidationskammeret, ved en temperatur på 122 Deg; F (50 deg; C), kombineret med ilt for at producere nitrogendioxid: 2no + o 2 rarr;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 RARR;2HNO 3 + nr.
Ostwald -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 mdash;251.6 DEG; F (122 DEG; C), og det kan derfor ikke koncentreres yderligere ved simpel destillation.Hvis der kræves højere koncentrationer, kan de opnås ved destillation med koncentreret svovlsyre mdash;som absorberer vandet og mdash;eller direkte ved kombinationen af nitrogendioxid, vand og ilt ved højt tryk.
Denne kemiske proces ville reducere afhængigheden af formindskende 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 forlængede dog også verdenskrig som Tyskland Mdash;afskåret fra de fleste forsyninger med saltpeter under krigen mdash;var i stand til at fortsætte med at producere sprængstoffer i store mængder.