Proses Ostwald

Proses Ostwald ialah suatu proses kimia untuk menghasilkan asid nitrik, HNO₃. Proses ini dibangunkan oleh Wilhelm Ostwald lalu dipatenkan pada 1902.^[1]^[2] Proses ini ialah proses utama dalam industri kimia selaku pemberi bahan mentah bagi penghasilan baja paling utama. Dalam aspek praktikal dan sejarah, proses Ostwald berkait rapat dengan proses Haber yang melibatkan penghasilan ammonia, NH₃.

Huraian

Tahap pertama

Ammonia ditukar menjadi asid nitrik dalam dua tahap. Ammonia dioksidakan melalui pemanasan dengan oksigen dengan pemakaian mangkin seperti platinum dengan 10% rodium, logam platinum pada kapas silika terlakur, kuprum atau nikel,^[3] untuk memperoleh nitrik oksida (nitrogen(II) oksida) serta wap air (stim). Tindak balas ini adalah amat eksotermik (banyak mengeluarkan haba), menjadikannya suatu sumber haba yang elok:^[4]

{\ce {4 NH3 (g) + 5 O2 (g) -> 4 NO (g) + 6 H2O (g)}}

(ΔH = −905.2 kJ/mol)

Persekitaran biasa yang diterapkan bagi tahap pertama ialah:

tekanan sebanyak 4-10 atm; dan
suhu pada 870–1,073 K (600–800 °C; 1,100–1,500 °F).

Satu masalah yang perlu diambil kira ialah tindak balas sampingan yang menukarkan nitrik oksida menjadi nitrogen:

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

.

Dalam hal ini, pengurangan tempoh pertembungan antara campuran gas dengan mangkin dapat mengurangkan tindak balas ini.^[5]

Tahap kedua

Tahap kedua merangkumi dua tindak balas dan dilakukan dalam suatu radas penyerapan yang mengandungi air. Nitrik oksida dioksidakan untuk memperoleh nitrogen dioksida (nitrogen(IV) oksida).^[4] Gas ini sedia diserap oleh air lalu memperoleh bahan yang diingini (asid nitrik cair) sementara sebahagian lagi diturunkan untuk memperoleh semula nitrik oksida:^[4]

{\ce {2 NO (g) + O2 (g) -> 2 NO2 (g)}}

(ΔH = −114 kJ/mol)

{\ce {3 NO2 (g) + H2O (l) -> 2 HNO3 (aq) + NO (g)}}

(ΔH = −117 kJ/mol)

Nitrik oksida dikitar semula, dan asid dipekatkan melalui penyulingan. Sekiranya langkah kedua dilakukan secara terbuka:

{\ce {4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) -> 4 HNO3 (aq)}}

(ΔH = −348 kJ/mol).

Rujukan

^ GB 190200698, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in the Manufacture of Nitric Acid and Nitrogen Oxides", published 9 Januari 1902, issued 20 Mac 1902
^ GB 190208300, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in and relating to the Manufacture of Nitric Acid and Oxides of Nitrogen", published 18 Disember 1902, issued 26 Februari 1903
^ Foist, Laura. "The Ostwald Process & Catalytic Oxidation of Ammonia". Study.com. Dicapai pada 5 Januari 2019.
^ ^a ^b ^c Alan V. Jones; M. Clemmet; A. Higton; E. Golding (1999). Alan V. Jones (penyunting). Access to chemistry. Royal Society of Chemistry. m/s. 250. ISBN 0-85404-564-3.
^ Harry Boyer Weiser (2007). Inorganic Colloid Chemistry -: The Colloidal Elements. Read Books. m/s. 254. ISBN 978-1-4067-1303-9.

[1] GB 190200698, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in the Manufacture of Nitric Acid and Nitrogen Oxides", published 9 Januari 1902, issued 20 Mac 1902

[2] GB 190208300, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in and relating to the Manufacture of Nitric Acid and Oxides of Nitrogen", published 18 Disember 1902, issued 26 Februari 1903

[3] Foist, Laura. "The Ostwald Process & Catalytic Oxidation of Ammonia". Study.com. Dicapai pada 5 Januari 2019.

[jones1-4] Alan V. Jones; M. Clemmet; A. Higton; E. Golding (1999). Alan V. Jones (penyunting). Access to chemistry. Royal Society of Chemistry. m/s. 250. ISBN 0-85404-564-3.

[5] Harry Boyer Weiser (2007). Inorganic Colloid Chemistry -: The Colloidal Elements. Read Books. m/s. 254. ISBN 978-1-4067-1303-9.

[1]