ओस्टवाल्ड प्रक्रिया

ओस्टवाल्ड प्रक्रिया एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसका उपयोग नाइट्रिक एसिड (HNO3) बनाने के लिए किया जाता है। विल्हेम ओस्टवाल्ड ने इस प्रक्रिया को विकसित किया , और उन्होंने 1902 में इसका पेटेंट कराया था^[1][2] ओस्टवाल्ड प्रक्रिया आधुनिक रासायनिक उद्योग का मुख्य आधार है, और यह सबसे सामान्य प्रकार के उर्वरक उत्पादन के लिए मुख्य कच्चा माल प्रदान करती है। ऐतिहासिक और व्यावहारिक रूप से, ओस्टवाल्ड प्रक्रिया हैबर प्रक्रिया से निकटता से जुड़ी हुई है, जो आवश्यक कच्चा माल, अमोनिया (NH3) प्रदान करती है।

अमोनिया 2 चरणों में नाइट्रिक एसिड में परिवर्तित हो जाती है। यह 10% रोडियम के साथ प्लैटिनम, फ्यूज्ड सिलिका वूल, कॉपर या निकेल पर प्लेटिनम धातु, ^[3] नाइट्रिक ऑक्साइड (नाइट्रोजन (II) ऑक्साइड) और पानी (जैसे) बनाने के लिए उत्प्रेरक की उपस्थिति में ऑक्सीजन के साथ गर्म करके ऑक्सीकृत होता है, यह प्रतिक्रिया दृढ़ता से एक्ज़ोथिर्मिक है, इसे एक बार शुरू करने के बाद एक उपयोगी गर्मी स्रोत बना दिया जाता है।^[4]

${\displaystyle {\ce {4 NH3 (g) + 5 O2 (g) -> 4 NO (g) + 6 H2O (g)}}}$ (ΔH = −905.2 kJ/mol)

चरण दो में 2 प्रतिक्रियाएं शामिल हैं और इसे पानी युक्त अवशोषण तंत्र में किया जाता है। प्रारंभ में नाइट्रिक ऑक्साइड को नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (नाइट्रोजन (IV) ऑक्साइड) उत्पन्न करने के लिए फिर से ऑक्सीकृत किया जाता है।^[4] यह गैस तब पानी द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाती है, वांछित उत्पाद (नाइट्रिक एसिड, यद्यपि एक तनु रूप में) प्रदान करती है, जबकि इसके एक हिस्से को रेडॉक्स नाइट्रिक ऑक्साइड में कम कर देती है:^[4]

${\displaystyle {\ce {2 NO (g) + O2 (g) -> 2 NO2 (g)}}}$ (ΔH = −114 kJ/mol)

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

NO को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है, और एसिड को आसवन द्वारा आवश्यक शक्ति तक केंद्रित किया जाता है।

और, यदि अंतिम चरण हवा में किया जाता है:

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

पहले चरण के लिए विशिष्ट स्थितियां, जो लगभग 98% की कुल उपज में योगदान करती हैं, वे हैं:

• दाब 4-10 मानक वायुमंडलों (410-1,000 केपीए; 59-150 पीएसआई) और . के बीच होता है
• तापमान लगभग 870–1,073 K (600-800 °C; 1,100–1,500 °F) है।

एक जटिलता जिसे ध्यान में रखने की आवश्यकता है, वह पहले चरण में एक पक्ष-प्रतिक्रिया है जो नाइट्रिक ऑक्साइड को वापस नाइट्रोजन में बदल देती है:

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

यह एक द्वितीयक प्रतिक्रिया है जिसे उत्प्रेरक के संपर्क में गैस मिश्रण के समय को कम करके कम किया जाता है।^[5]

समग्र प्रतिक्रिया पहले समीकरण का योग है, दूसरे समीकरण का 3 गुना और अंतिम समीकरण का 2 गुना; सभी 2 से विभाजित:

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

वैकल्पिक रूप से, यदि अंतिम चरण हवा में किया जाता है, तो समग्र प्रतिक्रिया समीकरण 1, समीकरण 2 के 2 गुणा और समीकरण 4 का योग है; सभी 2 से विभाजित।

पानी की स्थिति पर विचार किए बिना,

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

• Nitrogen & Phosphorus (General Chemistry course), Purdue University
• Drake, G; "Processes for the Manufacture of Nitric Acid" (1963), International Fertiliser Society (paysite/password)
• Manufacturing Nitrates: the Ostwald process Carlton Comprehensive High School; Prince Albert; Saskatchewan, Canada.