El proceso de Ostwald es un proceso químico que se utiliza para producir ácido nítrico (HNO 3 ). Wilhelm Ostwald desarrolló el proceso y lo patentó en 1902. [1] [2] El proceso Ostwald es un pilar de la industria química moderna y proporciona la principal materia prima para el tipo más común de producción de fertilizantes. Histórica y prácticamente, el proceso Ostwald está estrechamente asociado con el proceso Haber , que proporciona la materia prima necesaria, amoniaco (NH 3 ).
Descripción
Nivel 1
El amoníaco se convierte en ácido nítrico en 2 etapas. Se oxida calentando con oxígeno en presencia de un catalizador como platino con rodio al 10% , platino metálico sobre lana de sílice fundida, cobre o níquel, [3] para formar óxido nítrico ( óxido de nitrógeno (II)) y agua (como vapor). Esta reacción es fuertemente exotérmica , lo que la convierte en una fuente de calor útil una vez iniciada: [4]
- (Δ H = −905,2 kJ / mol)
Etapa 2
La segunda etapa comprende dos reacciones y se lleva a cabo en un aparato de absorción que contiene agua. Inicialmente, el óxido nítrico se oxida nuevamente para producir dióxido de nitrógeno (óxido de nitrógeno (IV)). [4] Este gas es absorbido fácilmente por el agua, produciendo el producto deseado (ácido nítrico, aunque en forma diluida), mientras que reduce una parte de él a óxido nítrico: [4]
- (Δ H = −114 kJ / mol)
- (Δ H = −117 kJ / mol)
El NO se recicla y el ácido se concentra a la fuerza requerida por destilación .
Y, si el último paso se realiza en el aire:
- (Δ H = −348 kJ / mol). [En la torre de absorción].
Las condiciones típicas para la primera etapa, que contribuyen a un rendimiento general de aproximadamente el 98%, son:
- La presión está entre 4 y 10 atmósferas estándar (410 a 1000 kPa; 59 a 150 psi) y
- la temperatura es de aproximadamente 870–1,073 K (600–800 ° C; 1,100–1,500 ° F).
Una complicación que debe tenerse en cuenta implica una reacción secundaria en el primer paso que revierte el óxido nítrico de nuevo en nitrógeno:
Esta es una reacción secundaria que se minimiza al reducir el tiempo que las mezclas de gases están en contacto con el catalizador. [5]
Reacción general
La reacción general es la suma de la primera ecuación, 3 veces la segunda ecuación y 2 veces la última ecuación; todo dividido por 2:
- (Δ H = −740,6 kJ / mol)
Alternativamente, si el último paso se lleva a cabo en el aire, la reacción general es la suma de la ecuación 1, 2 veces la ecuación 2 y la ecuación 4; todo dividido por 2.
Sin considerar el estado del agua,
- (Δ H = −370,3 kJ / mol)
Referencias
- ^ GB 190200698 , Ostwald, Wilhelm , "Mejoras en la fabricación de ácido nítrico y óxidos de nitrógeno", publicado el 9 de enero de 1902, publicado el 20 de marzo de 1902
- ^ GB 190208300 , Ostwald, Wilhelm , "Mejoras en y en relación con la fabricación de ácido nítrico y óxidos de nitrógeno", publicado el 18 de diciembre de 1902, publicado el 26 de febrero de 1903
- ^ Foist, Laura. "El proceso de Ostwald y la oxidación catalítica del amoníaco" . Study.com . Consultado el 5 de enero de 2019 .
- ^ a b c Alan V. Jones; M. Clemmet; A. Higton; E. Golding (1999). Alan V. Jones (ed.). Acceso a la química . Real Sociedad de Química. pag. 250 . ISBN 0-85404-564-3.
- ^ Harry Boyer Weiser (2007). Química coloide inorgánica: los elementos coloidales . Leer libros. pag. 254. ISBN 978-1-4067-1303-9.
enlaces externos
- Nitrógeno y fósforo (curso de química general), Universidad de Purdue
- Drake, G; "Procesos para la fabricación de ácido nítrico" (1963), Sociedad Internacional de Fertilizantes (sitio de pago / contraseña)
- Fabricación de nitratos: el proceso de Ostwald Carlton Comprehensive High School; El príncipe Alberto; Saskatchewan, Canadá.