Quá trình Ostwald là gì?
Quá trình Ostwald là một phương pháp được sử dụng để sản xuất axit nitric công nghiệp, được cấp bằng sáng chế bởi nhà hóa học người Đức/Latvia Willhelm Ostwald vào năm 1902 và lần đầu tiên được thực hiện vào năm 1908. Trong quá trình này, axit nitric được tổng hợp bằng quá trình oxy hóa amoniac.Trước khi giới thiệu quá trình Ostwald, tất cả axit nitric được sản xuất bằng cách chưng cất Saltpeter MDash;natri nitrat (nano 3
) hoặc kali nitrat (KNO 3 ) mdash;với axit sunfuric đậm đặc.Quá trình Ostwald hiện chiếm tất cả các sản xuất công nghiệp của axit nitric, một hóa chất quan trọng đối với các ngành công nghiệp phân bón và chất nổ. Tổng hợp đầu tiên của axit nitric mdash;bằng cách làm nóng hỗn hợp muối, đồng sunfat và phèn mdash;thường được quy cho nhà giả kim Ả Rập Jabir Ibn Hayyan Geber đôi khi vào thế kỷ thứ 8, nhưng có một số điều không chắc chắn về điều này.Vào giữa thế kỷ 17, nhà hóa học người Đức Johann Rudolf Glauber đã sản xuất axit bằng cách chưng cất muối bằng axit sunfuric.Axit nitric được quan tâm chủ yếu vì khả năng hòa tan hầu hết các kim loại cho đến khi khám phá, vào năm 1847, của nitroglycerin.Ngay sau thời điểm này, với việc mở ra một loạt chất nổ mới được tạo ra bởi quá trình nitrat hóa các hợp chất hữu cơ, axit nitric mdash;và tiền thân của nó, Saltpeter mdash;có nhiều nhu cầu.Cho đến đầu thế kỷ 20, tất cả sản xuất axit nitric là từ Saltpeter. Năm 1901, Willhelm Ostwald, một nhà hóa học người Đức sinh ra ở Latvia, đã phát triển một phương pháp tổng hợp axit nitric từ quá trình oxy hóa amoniac bằng xúc tác.Quá trình diễn ra trong ba bước.Thứ nhất, một hỗn hợp của một phần amoniac (NH 3) khí và 10 phần không khí được đưa vào buồng xúc tác, ở nhiệt độ 1292 đến 1472 deg; F (700 đến 800 DEG; C) và sử dụng chất xúc tác bạch kim, amoniac kết hợp với oxy (O 2
) để tạo ra oxit nitric (NO): 4NH 3+ 5O 2
rarr;4no + 6h 2o.Thứ hai, trong buồng oxy hóa, ở nhiệt độ 122 deg; f (50 deg; c), oxit nitric được kết hợp với oxy để tạo ra nitơ dioxide: 2NO + O 2 RARR;2no 2.Cuối cùng, trong buồng hấp thụ, nitơ dioxide được hòa tan trong nước, tạo ra axit nitric (HNO 3) và oxit nitric, sau đó có thể được tái chế: 3NO 2 + H 2 O RARR;2HNO 3 + Không. Quá trình Ostwald tạo ra axit nitric như một dung dịch nước có nồng độ khoảng 60%.Bằng cách chưng cất, nồng độ được tăng lên 68,5%, tạo ra axit nitric cấp thuốc thử được sử dụng cho hầu hết các mục đích.Axit này là một azeotrope của axit nitric và nước, có nghĩa là hai hợp chất sôi ở cùng nhiệt độ mdash;251.6 deg; F (122 deg; c), và do đó nó không thể được tập trung thêm bằng cách chưng cất đơn giản.Nếu cần có nồng độ cao hơn, chúng có thể thu được bằng cách chưng cất với axit sunfuric đậm đặc MDash;hấp thụ nước mdash;hoặc trực tiếp bởi sự kết hợp của nitơ dioxide, nước và oxy ở áp suất cao.Vấn đề amoniac đã được giải quyết bằng sự phát triển của quá trình Haber, trong đó hợp chất này được tổng hợp bằng cách sử dụng nitơ và hydro trong khí quyển từ khí tự nhiên.Quá trình Ostwald nhanh chóng đảm nhận là phương tiện sản xuất axit nitric chính. Hai quy trình công nghiệp giữa chúng cho phép sản xuất axit nitric giá rẻ với số lượng lớn.Điều này đến lượt nó dẫn đến tăng năng suất nông nghiệp, vì phân bón nitrat có thể được sản xuất với giá rẻ với số lượng lớn.Tuy nhiên, nó cũng kéo dài Thế chiến I, như Đức Mdash;Cắt bỏ hầu hết các nguồn cung cấp muối trong cuộc chiến mdash;đã có thể tiếp tục sản xuất chất nổ với số lượng lớn.