Ostwald işlemi

Ostwald işlemi nitrik asit (HNO₃) yapmak için kullanılan bir . Wilhelm Ostwald işlemi geliştirdi ve 1902’de patentini aldı. Ostwald işlemi modern kimya endüstrisinin dayanak noktasıdır ve gübre üretiminde yaygın olarak kullanılan ana hammaddeyi sağlar. Tarihsel ve pratik olarak, Ostwald işlemi elzem bir hammadde olan amonyak (NH₃) hammaddesini sağlayan Haber işlemi ile yakından ilişkilidir.

Tanımlama

Aşama 1

Amonyak 2 aşamada nitrik asite dönüştürülür. Amonyak, %10 rodyumlu platin gibi bir katalizör mevcudiyetinde oksijen ile ısıtılarak azot monoksit ve su (buhar olarak) oluşturmak için oksitlenir. Platin metali erimiş silika cam yünü, bakır veya nikel üzerinde yer alır. Bu reaksiyon son derece ekzotermiktir ve reaksiyon başladıktan sonra onu etkin bir ısı kaynağı haline getirir:${\displaystyle {\ce {4 NH3 (g) + 5 O2 (g) -> 4 NO (g) + 6 H2O (g)}}}$ (ΔH = −905.2 kJ/mol)

Aşama 2

İkinci aşama, iki reaksiyonu kapsar ve su içeren bir cihazında gerçekleştirilir. Başlangıçta, azot monoksit tekrar oksitlenerek azot dioksit elde edilir. Bu gaz daha sonra su tarafından kolayca absorbe edilerek istenilen ürünü (seyreltik nitrik asit) verir ve bunun bir kısmını tekrar azot monoksite indirger::${\displaystyle {\ce {2 NO (g) + O2 (g) -> 2 NO2 (g)}}}$ (ΔH = −114 kJ/mol)

${\displaystyle {\ce {3 NO2 (g) + H2O (l) -> 2 HNO3 (aq) + NO (g)}}}$ (ΔH = −117 kJ/mol)

NO geri dönüştürülür ve asit damıtma yoluyla arzu edilen derişime konsantre edilir.

Ve, son adım havada gerçekleştirilirse:

${\displaystyle {\ce {4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) -> 4 HNO3 (aq)}}}$ (ΔH = −348 kJ/mol).[ Absorpsiyon Kulesinde].

Yaklaşık %98'lik bir toplam katkıda bulunan ilk aşama için tipik koşullar şunlardır:

• basınç 4-10 standart atmosfer (410-1.000 kPa; 59-150 psi) arasındadır ve
• sıcaklık yaklaşık 870-1073 K (597-800 °C; 1106,6-1472 °F).

Dikkate alınması gereken bir komplikasyon, ilk adımda azot monoksiti azota geri dönüştüren bir yan reaksiyondur:

${\displaystyle {\ce {4 NH3 + 6 NO -> 5 N2 + 6 H2O}}}$

İkincil bir reaksiyon olan bu durum, gaz karışımlarının katalizörle temas halinde olduğu süreyi azaltarak bir ölçüde giderilebilir.

Toplam reaksiyon

Toplam reaksiyon, birinci denklemin, ikinci denklemin 3 katı ve son denklemin 2 katının toplamıdır; hepsi 2'ye bölünür:

${\displaystyle {\ce {2 NH3 (g) + 4 O2 (g) + H2O (l) -> 3 H2O (g) + 2 HNO3 (aq)}}}$ (ΔH = −740.6 kJ/mol)

Alternatif olarak, son adım havada gerçekleştirilirse, toplam reaksiyon denklem 1, 2 çarpı denklem 2 ve denklem 4'ün toplamıdır; hepsi 2'ye bölünür.

Suyun varlığı göz önüne alınmazsa,

${\displaystyle {\ce {NH3 (g) + 2 O2 (g) -> H2O + HNO3 (aq)}}}$ (ΔH = −370.3 kJ/mol)

Kaynakça

1. ^ GB 190200698, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in the Manufacture of Nitric Acid and Nitrogen Oxides", January 9, 1902 tarihinde yayımlandı, March 20, 1902 tarihinde verildi 
2. ^ GB 190208300, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in and relating to the Manufacture of Nitric Acid and Oxides of Nitrogen", December 18, 1902 tarihinde yayımlandı, February 26, 1903 tarihinde verildi 
3. ^ Kroneck, Peter M. H.; Torres, Martha E. Sosa (2014). The Metal-Driven Biogeochemistry of Gaseous Compounds in the Environment (İngilizce). Dordrecht: Springer. s. 215. ISBN . 
4. ^ Foist, Laura. . Study.com. 6 Ocak 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ocak 2019. 
5. ^ ^{a b c} Alan V. Jones; M. Clemmet; A. Higton; E. Golding (1999). Alan V. Jones (Ed.). Access to chemistry. Royal Society of Chemistry. s. 250. ISBN . 
6. ^ Harry Boyer Weiser (2007). Inorganic Colloid Chemistry -: The Colloidal Elements. Read Books. s. 254. ISBN . 

Dış bağlantılar

• Nitrogen & Phosphorus 10 Ağustos 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (General Chemistry course), Purdue University 12 Kasım 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
• Drake, G; "Processes for the Manufacture of Nitric Acid" 12 Ağustos 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (1963), International Fertiliser Society 24 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (paysite/password)
• Manufacturing Nitrates: the Ostwald process 2 Ekim 2022 tarihinde Wayback Machine sitesinde . Carlton Comprehensive High School; Prince Albert; Saskatchewan, Canada.