Ostwaldov proces

Ostwaldov proces je kemijski proces za proizvodnju dušične kiseline, kojeg je razvio njemački kemičar i nobelovac Wilhelm Ostwald (postupak je patentiran 1902. godine). Ovaj proces jedan je od najvažnijih temelja moderne kemijske industrije. Povijesno i praktično usko je povezan s Haberovim procesom, koji osigurava potrebnu sirovinu, amonijak.

Dušična kiselina

Wilhelm Ostwald

Opis

Kemijske reakcije u Ostwaldovom procesu

Amonijak se prevodi u dušičnu kiselinu u dva koraka. Prvo se oksidira (spaljuje) zagrijavanjem s kisikom u prisutnosti katalizatora (kao što je npr. platina s 10% rodija) čime se dobiva dušikov oksid i voda. Ovaj je korak jako egzoterman, što ga čini korisnim izvorom topline kada se jednom pokrene :

4 NH₃ (g) + 5 O₂ (g) → 4 NO (g) + 6 H₂O (g) (ΔH = −950 kJ/mol)

Drugi korak se izvodi u prisutnosti vode u absorpcijskom uređaju. Dušikov oksid se prvo ponovo oksidira čime nastaje dušikov dioksid:

2 NO (g) + O₂ (g) → 2 NO₂ (g) (ΔH = −114 kJ/mol)

Ovaj se plin zatim brzo adsorbira u vodi, čime nastaje željeni produkt (dušična kiselina, iako u razrijeđenom obliku), a dio dušikovog dioksida se nazad reducira u dušikov oksid:

3 NO₂ (g) + H₂O (l) → 2 HNO₃ (aq) + NO (g) (ΔH = −117 kJ/mol)

NO se vraća u proces, a kiselina se koncentrira do željene jačine destilacijom.
Alternativno, ako se posljednji korak izvodi na zraku:

4 NO₂ (g) + O₂ (g) + 2 H₂O (l) → 4 HNO₃ (aq)

Uobičajeni uvjeti za prvi korak, koji doprinosi ukupnom prinosu od oko 96%, su:

• tlak između 4 i 10 atmosfera (oko 400-1010 kPa) i
• temperatura od oko 1173 K (oko 900 °C).

Mogući problem koji treba uzeti u obzir je popratna reakcija u prvom koraku koja vraća dušik nazad u N₂:

4NH₃ + 6NO → 5N₂ + 6H₂O

Ova sekundarna reakcija svodi se na minimum smanjivanjem vremena kontakta smjese plinova i katalizatora.

Vanjske poveznice

• Physics Daily
• Nitrogen & Phosphorus (General Chemistry course), Purdue University
• Drake, G; "Processes for the Manufacture of Nitric Acid" (1963), International Fertiliser Society