Wat is het Ostwald -proces?
Het Ostwald -proces is een methode die wordt gebruikt voor de industriële productie van salpeterzuur, gepatenteerd door de Duitse/Letse chemicus Willhelm Ostwald in 1902 en voor het eerst geïmplementeerd in 1908. In dit proces wordt salpeterzuur gesynthetiseerd door de oxidatie van ammonia.Voorafgaand aan de introductie van het Ostwald -proces werd al het salpeterzuur geproduceerd door Saltpeter Mdash te destilleren;Natriumnitraat (nano 3 ) of kaliumnitraat (kno 3 ) mdash;met geconcentreerd zwavelzuur.Het Ostwald -proces is nu goed voor alle industriële productie van salpeterzuur, een chemische cruciaal voor de meststoffen- en explosievenindustrie.
De eerste synthese van salpeterzuur mdash;Door een mengsel van zoutpeter, kopersulfaat en aluin mdash te verwarmen;wordt over het algemeen toegeschreven aan de Arabische alchemist Jabir Ibn Hayyan Geber ergens in de 8e eeuw, maar er is enige onzekerheid hierover.In het midden van de 17e eeuw produceerde de Duitse chemicus Johann Rudolf Glauber het zuur door zoutpeter met zwavelzuur te destilleren.Tikstofzuur was voornamelijk van belang vanwege het vermogen om de meeste metalen op te lossen tot de ontdekking, in 1847, van nitroglycerine.Kort na dit punt, met het openen van een nieuw assortiment explosieven gemaakt door de nitratie van organische verbindingen, salpeterzuur mdash;en zijn voorloper, Saltpeter Mdash;waren veel gevraagd.Tot het begin van de 20e eeuw was alle salpeterzuurproductie van Saltpeter.
In 1901 ontwikkelde Willhelm Ostwald, een Duitse chemicus geboren in Letland, een methode om salpeterzuur te synthetiseren door de oxidatie van ammoniak door katalyse.Het proces vindt plaats in drie stappen.Ten eerste wordt een mengsel van één deel ammoniak (NH 3 ) gas en 10 delen lucht in de katalytische kamer gevoerd waar, bij een temperatuur van 1292 tot 1472 deg; F (700 tot 800 deg; c) en een platina -katalysator gebruiken, de ammoniak combineert met zuurstof (o 2 ) om stikstofoxide te produceren (nee): 4NH 3 + 5o 2 rarr;4NO + 6H 2 o.Ten tweede, in de oxidatiekamer, bij een temperatuur van 122 deg; f (50 deg; c), wordt stikstofoxide gecombineerd met zuurstof om stikstofdioxide te produceren: 2no + o 2 rarr;2no 2 .Ten slotte wordt het stikstofdioxide in de absorptiekamer opgelost in water, waardoor salpeterzuur (HNO 3 ) en stikstofmonoxide kan worden gerecycled: 3NO 2 + H 2 O rarr;2Hno 3 + nr.
Het ostwald -proces produceert salpeterzuur als een waterige oplossing met een concentratie van ongeveer 60%.Door destillatie wordt de concentratie verhoogd tot 68,5%, waardoor het reagenskwaliteit salpeterzuur dat voor de meeste doeleinden wordt gebruikt.Dit zuur is een azeotroop van salpeterzuur en water, wat betekent dat de twee verbindingen koken bij dezelfde temperatuur mdash;251.6 deg; f (122 deg; c), en dus kan het niet verder worden geconcentreerd door eenvoudige destillatie.Als hogere concentraties nodig zijn, kunnen deze worden verkregen door destillatie met geconcentreerd zwavelzuur mdash;die het water absorbeert mdash;of direct door de combinatie van stikstofdioxide, water en zuurstof bij hoge druk.
Dit chemische proces zou de afhankelijkheid van afnemende reserves van Saltpeter verminderen, maar vereiste een bron van ammoniak, die op dat moment niet direct beschikbaar was in grote hoeveelheden.Het ammoniakprobleem werd opgelost door de ontwikkeling van het Haber -proces, waarbij deze verbinding werd gesynthetiseerd met behulp van atmosferische stikstof en waterstof uit aardgas.Het Ostwald -proces nam snel het over als het belangrijkste middel voor de productie van salpeterzuur.
Deze twee industriële processen tussen hen maakten de goedkope productie van salpeterzuur in enorme hoeveelheden mogelijk.Dit leidde op zijn beurt tot verhoogde landbouwproductiviteit, omdat nitraatmeststoffen goedkoop konden worden geproduceerd in bulkhoeveelheden.Het verlengde echter ook de Eerste Wereldoorlog, als Duitsland mdash;afgesneden van de meeste voorraden zoutpeter tijdens de oorlog mdash;was in staat om explosieven in grote hoeveelheden te blijven produceren.