Ostwaldprosessen

I Ostwaldmetoden forbrennes og oksideres ammoniakk ved høy temperatur (600-800^oC) og trykk (4-10 atmosfærer) i nærvær av katalysator (platina med 10%rhodium eller jern (Fe₂O₃ tilsatt vismuttrioksid (Bi₂O  ) eller vandadiumpentoksid (V₂O₅)) i reaksjoner med eller uten vann med totalreaksjonene:

2NH₃ + 4O₂ + H₂O → 2HNO₃ + 3H₂O (ΔH= - 740.6 kJ/mol)

Eller alternativt:

NH₃ + 2O₂  → HNO₃ + H₂O (ΔH= - 370.2 kJ/mol).

 Reaksjonen skjer i flere trinn. Først blir ammoniakk oppvarmet og katalytisk oksidert og det blir dannet nitrogenmonoksid (NO) med oksidasjonstrinn 2 for nitrogen og vanndamp (endring i entalpi ΔH= - 905.2 kJ/mol).

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Nitrogenmonoksid blir oksidert til nitrogendioksid (NO₂), ΔH= - 113.2 kJ/mol).

2NO + O₂ → 2NO₂

I reaksjon med vann blir det dannet salpetersyre og nitrogenmonoksid som kan bli resirkulert i reaksjonen ΔH= - 140 kJ/mol).:

3NO₂ + H₂O→ 2HNO₃ + NO

Alternativt hvis siste trinn skjer i nærvær av oksygen

til nitrogenmonoksid (NO) og vanndamp:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O→ 4HNO₃

I oppkonsentrering av salpetersyre kan man la HNO₃ damp passer konsentrert svovelsyre som absorberer vann. I prosessen kan det skje flere bireaksjoner som man må holde kontroll på.

Wilhelm Ostwald fikk nobelprisen I kjemi I 1909 «som erkjennelse for hans arbeid med katalyse og for hans undersøkelser omkring fundamentale prinsipper som styrer kjemisk likevekt og reaksjonshastigheter» . Sammen med Walter Nernst, Svante Arrhenius og Jacobus Henricus van’t Hoff var han en av grunnleggerne av fagområdet fysikalsk kjemi. Har også gitt navn til Ostwald-Freundlich ligningen (tysk kjemiker Herbert Freundlich) som styrer grenselaget mellom to faser, for eksempel overgangen mellom væske og damp.

Lystgass fra Ostwaldprosessen

Oksidering av ammoniakk i ammoniakkbrenneren som passerer en gitterstruktur med katalysator platina/rhodium (Pt/Rh) i hvor hovedproduktet er NO, samt NO₂ eller dimeren N₂O₄ blir det produsert også mindre mengder lystgass (N₂O) i halegassen. I EU er det fra 2013 påbudt med N₂O-innfangningsutstyr på salpetersyrefabrikker. Katalytisk termisk nedbrytning av N₂O eller oppsamling ved nedkjøling og kondenseringbrukt som narkosegass. Palladium blir noen ganger brukt til å regenere platina i katalysatoren og kan bidra til økt mengde N₂O.  

NO og N₂O bidrar til sur nedbør og smog, og lystgass (N₂O) er en kraftig drivhusgass som virker 300 ganger sterkere enn CO₂ og bidrar til drivhuseffekt.

Uønskede reaksjoner i Ostwaldprosessen

4NH₃ + 3O₂ →2N₂ + 6H₂O

4NH₃ + 4O₂ →2N₂O + 6H₂O

N₂O kan også bli laget i prosessen hvor ammoniakk kan reagere med NO:

2NH₃ + 8NO → 5N₂O + 3H₂O

4NH₃ + 4NO + 3O₂ → 4N₂O + 6H₂O

Adipinsyre er et mellomprodukt i nylon 6,6, et polyamid og plaststoff. I produksjonen av adipinsyre blir det laget dinitrogenoksid som et biprodukt.

Dessuten blir lystgass laget mikrobielt ved dissimilatorisk (respiratorisk) nitratreduksjon av nitratgjødsel.

Tilbake til hovedside