French
Deutschفرایند استوالد - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
فرایند استوالد یک فرایند شیمیایی در تهیهٔ اسید نیتریک (HNO3) است. ویلهلم اوستوالد این فرایند را توسعه داد و در ۱۹۰۲ حق امتیازش را به نام خود ثبت کرد.[۱][۲] این فرایند ستون اصلی صنایع شیمیایی امروزی است و فراهم آورندهٔ مادهٔ خام انواع کودهای معمول تولیدی است. از دیدگاه تاریخی و در عمل فرایند استوالد ارتباط نزدیکی با فرایند هابر که فراهم آورندهٔ مواد لازم در تهیهٔ آمونیاک است، دارد.
توضیح[ویرایش]
آمونیاک در دو گام به نیتریک اسید تبدیل می‌شود. نخست آن را در حضور اکسیژن یک فروکافت مانند پلاتین با ۱۰٪ رودیم، حرارت می‌دهیم تا اکسایش-کاهش شود و نیتریک اکسید و آب بدست آید. این گام به شدت گرمازا است:[۳]
- 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (g) (ΔH = −905.2 kJ)
گام دوم دارای دو واکنش است و در یک ابزار جذب که آب دارد، صورت می‌گیرد. نخست اکسید نیتریک دوباره اکسید می‌شود تا نیتروژن دی‌اکسید بدست آید.[۳] هنگام کاهش ماده و تبدیل دوبارهٔ آن به نیتریک اکسید گاز توسط آب جذب می‌شود و محصول مورد نظر (نیتریک اسید به شکل رقیق) بدست می‌آید:[۳]
- 2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g) (ΔH = −114 kJ/mol)
- 3 NO2 (g) + H2O (l) → 2 HNO3 (aq) + NO (g) (ΔH = −117 kJ/mol)
NO دوباره بازیابی می‌شود و اسید در غلظتی که دوست داریم با کمک تقطیر بدست می‌آید.
اگر گام آخر در مجاورت هوا صورت می‌گرفت داشتیم:
- 4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) → 4 HNO3 (aq)
در گام نخست که گام مهمی هم هست، شرایط باید به قرار زیر باشد:
- فشار باید میان ۴ تا ۶ اتمسفر باشد (۴۱۰ تا ۱۰۰۰ کیلوپاسکال)
- دما باید نزدیک به ۲۳۰ درجهٔ سانتیگراد باشد.
بخشی از فرایند که پیچیده می‌شود و باید به آن توجه کرد، یک واکنش جانبی است که در اثر آن نیتریک اکسید دوباره به N
2 تبدیل می‌شود:
- 4 NH
3 + 6 NO → 5 N
2 + 6 H
2O
این یک واکنش جانبی است که با کمینه کردن مدت تماس مخلوط گازها با فروکافت، امکان وقوع آن را به حداقل می‌رسانیم.[۴]
منابع[ویرایش]
- ↑ GB 190200698, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in the Manufacture of Nitric Acid and Nitrogen Oxides", published January 9, 1902, issued March 20, 1902
- ↑ GB 190208300, Ostwald, Wilhelm, "Improvements in and relating to the Manufacture of Nitric Acid and Oxides of Nitrogen", published December 18, 1902, issued February 26, 1903
- ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ Alan V. Jones; M. Clemmet; A. Higton; E. Golding (1999). Alan V. Jones (ed.). Access to chemistry. Royal Society of Chemistry. p. 250. ISBN 0-85404-564-3. خطای یادکرد: برچسب
<ref>نامعتبر؛ نام «jones1» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.). - ↑ Harry Boyer Weiser (2007). Inorganic Colloid Chemistry -: The Colloidal Elements. Read Books. p. 254. ISBN 1-4067-1303-1.