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 mdash;natriumnitrat (nano 3 ) eller kaliumnitrat (KNO 3 ) mdash;med konsentrert svovelsyre.Ostwald -prosessen står nå for all industriell produksjon av salpetersyre, en kjemisk avgjørende for gjødsel- og eksplosivindustrien.
Den første syntesen av salpetersyre mdash;ved å varme opp en blanding av saltpeter, kobbersulfat og alun og mdash;tilskrives generelt den arabiske alkymisten Jabir Ibn Hayyan Geber en gang på 800 -tallet, men det er en viss usikkerhet om dette.På midten av 1600 -tallet produserte den tyske kjemikeren Johann Rudolf Glauber syren ved å destillere saltpeter med svovelsyre.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, salpetersyre og mdash;og dens forløper, Saltpeter Mdash;var 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 føres en blanding av en del ammoniakk (NH 3 ) og 10 deler luft inn i det katalytiske kammer, ammoniakk kombineres med oksygen (O 2 ) for å produsere nitrogenoksid (NO): 4NH 3 + 5o 2 rarr;4NO + 6H 2 O.For det andre, i oksidasjonskammeret, ved en temperatur på 122 og deg; F (50 deg; C), er nitrogenoksid kombinert med oksygen for å produsere nitrogendioksid: 2NO + O 2 rarr;2no 2 .Til slutt, i absorpsjonskammeret, oppløses nitrogendioksid i vann, noe som gir salpetersyre (HNO 3 ) og nitrogenoksid, som deretter kan resirkuleres: 3NO 2 + H 2 O RARR;2hno 3 + nr.
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 og mdash;251,6 deg; f (122 deg; c), og derfor kan det ikke konsentreres ytterligere ved enkel destillasjon.Hvis det er nødvendig med høyere konsentrasjoner, kan de oppnås ved destillasjon med konsentrert svovelsyre og mdash;som absorberer vannet og mdash;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 det tidspunktet 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 de viktigste middelene 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 forlenget imidlertid også første verdenskrig, som Tyskland Mdash;avskåret fra de fleste forsyninger med saltpeter under krigen mdash;var i stand til å fortsette å produsere eksplosiver i store mengder.