Vad är Ostwald -processen?
Ostwald -processen är en metod som användes för industriell produktion 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 att destillera saltpeter mdash;Natriumnitrat (nano 3 ) eller kaliumnitrat (KNO 3 ) mdash;med koncentrerad svavelsyra.Ostwald -processen står nu för all industriell produktion av salpetersyra, en kemisk avgörande för gödningsmedel och sprängämnen.
Den första syntesen av salpetersyra mdash;genom att värma en blandning av saltpeter, kopparsulfat och alun mdash;tillskrivs vanligtvis den arabiska alkemisten Jabir Ibn Hayyan Geber någon gång på 800 -talet, men det finns viss osäkerhet om detta.I mitten av 1600 -talet producerade den tyska kemisten Johann Rudolf Glauber syran genom att destillera saltpeter med svavelsyra.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 spektrum av sprängämnen gjorda genom nitrering av organiska föreningar, salpetersyra mdash;och dess föregångare, saltpeter mdash;var mycket efterfrågade.Fram till början av 1900 -talet var all salpetersyraproduktion från saltpeter.
1901, Willhelm Ostwald, en tysk kemist född i Lettland, utvecklade en metod för att syntetisera salpetersyra från oxidation av ammoniak genom katalys.Processen sker i tre steg.För det första matas en blandning av en del ammoniak (NH 3 ) gas och 10 delar luft in i den katalytiska kammaren där, vid en temperatur av 1292 till 1472 deg; F (700 till 800 deg; C) och med användning av en platinakatalysator, ammoniaken kombineras med syre (O 2 ) för att producera kväveoxid (NO): 4NH 3 + 5o 2 rarr;4NO + 6H 2 O.För det andra, i oxidationskammaren, vid en temperatur av 122 deg; F (50 deg; C), kombineras kväveoxid med syre för att producera kvävedioxid: 2no + o 2 rarr;2no 2 .Slutligen, i absorptionskammaren, löses kvävedioxiden i vatten, vilket ger salpetersyra (HnO 3 ) och salpetersoxid, som sedan kan återvinnas: 3NO 2 + H 2 O rarr;2HNO 3 + nr.
Ostwald -processen producerar salpetersyra som en vattenlösning av cirka 60% koncentration.Genom destillation ökas koncentrationen till 68,5%, vilket ger reagenskvalitetssyran 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 och mdash;251.6 deg; F (122 deg; c), och så kan den inte koncentreras ytterligare genom enkel destillation.Om högre koncentrationer krävs kan de erhållas genom destillation med koncentrerad svavelsyra mdash;som absorberar vattnet mdash;eller direkt genom kombinationen av kvävedioxid, vatten och syre vid högt tryck.
Denna kemiska process skulle minska beroende av minskande reserver av saltpeter, men krävde en källa till ammoniak, som vid den tiden inte var lättillgänglig 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 de viktigaste medlen 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 är emellertid också långvarig första världskriget, som Tyskland och mdash;Avskuren från de flesta leveranser av saltpeter under kriget mdash;kunde fortsätta att producera sprängämnen i stora mängder.