Diferenças entre edições de "Processo de Ostwald"

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{{DEFAULTSORTDISPLAYTITLE:Processo de Ostwald}}
O '''processo Ostwald ''' é um processo comercial, inventado por Wilhelm Ostwald, usado para a produção de [[ácido nítrico]] ( HNO<sub>3</sub> ). O processo utiliza o [[amônia]] ( NH<sub>3</sub> ) produzido pelo [[processo de Haber|processo de Haber-Bosch]].
[[Ficheiro:Nitric acid 70.jpg|miniaturadaimagem|Ácido nítrico 70%.]]
O '''processo Ostwald ''' é um processo comercial, inventado por [[Wilhelm Ostwald]] e patenteado em 1902, usado para a produção de [[ácido nítrico]] ( HNO<sub>3</sub> ). O processo utiliza oa [[amônia]] ( NH<sub>3</sub> ), produzidoproduzida pelo [[processo de Haber|processo de Haber-Bosch]]. É um dos pilares da [[indústria química]] moderna.
 
O [[nitrogênio]] fixado na amônia e ácido nítrico foi a chave para o desenvolvimento da produção de [[fertilizante]]s e [[explosivo]]s. As fontes que originaram a utilização do nitrogênio para a produção de fertilizantes foram o [[guano]] e o [[nitrato de sódio|salitre do Chile]] ( NaNO<sub>3</sub> ).<ref>{{citar periódico|ultimo=Connor|primeiro=H|data=1967|titulo=The Manufacture of Nitric Acid|url=https://www.ingentaconnect.com/content/matthey/pmr/1967/00000011/00000001/art00001|jornal=Platinum Metals Review|acessodata=24 de novembro de 2019}}</ref>
A amônia é aquecida, na presença de oxigênio, com um [[catalisador]] ( platina -ródio ) para a formação do [[óxido nítrico]] ( NO ), que é [[oxidação|oxidado]] para produzir [[dióxido de nitrogênio]] ( NO<sub>2</sub> ), que reage com a [[água]] produzida anteriormente originando o ácido nítrico:
 
== Descrição ==
:<chem>2NH3(g) + 5/2O2(g) -> 2NO(g) + 3H2O(l)</chem>
O processo ocorre em dois estágios, em que, no primeiro, é formado o óxido nítrico, e, no segundo, finalmente é obtido o ácido nítrico.<ref>{{citar periódico|ultimo=Ostwald|primeiro=Wilhelm|data=1903|titulo=Improvements in and relating to the Manufacture of Nitric Acid and Oxides of Nitrogen.|url=https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=GB&NR=190208300&KC=&FT=E&locale=en_EP|jornal=Instituto Europeu de Patentes|acessodata=24 de novembro de 2019}}</ref>
:
:<chem>NO(g) + 1/2O2(g) -> NO2(g)</chem>
 
=== Fase 1 ===
:<chem>3NO2(g) + H2O(l) -> 2HNO3(aq) + NO(g)</chem>
A amônia é oxidada por aquecimento, na presença de oxigênio, com um [[catalisador]] (como [[platina]] com 10% de [[ródio]], platina sobre lã de [[Dióxido de silício|sílica fundida]], [[cobre]] ou [[níquel]]<ref>{{Citar livro|url=https://www.worldcat.org/oclc/60348994|título=Encyclopedia of inorganic chemistry|ultimo=King|primeiro=R. Bruce|editora=Wiley|ano=2005|edicao=2ª ed|local=Chichester, West Sussex, England|páginas=|isbn=978-0-470-86078-6|oclc=60348994|acessodata=}}</ref>) para a formação do [[óxido nítrico]] (NO) e vapor de água. Essa reação é exotérmica.
 
<chem>2NH3(g) + 5/2O2(g) -> 2NO(g) + 3H2O(l)</chem> <math>\Delta H = -905,2 kJ/mol</math>
O [[nitrogênio]] fixado na amônia e ácido nítrico foi a chave para o desenvolvimento da produção de [[fertilizante]]s e [[explosivo]]s. As fontes que originaram a utilização do nitrogênio para a produção de fertilizantes foram o [[guano]] e o [[nitrato de sódio|salitre do Chile]] ( NaNO<sub>3</sub> ).
 
=== Fase 2 ===
{{DEFAULTSORT:Processo Ostwald}}
O segundo estágio é realizado em um aparelho de absorção contendo água. Inicialmente, o óxido nítrico é [[Oxidação|oxidado]] novamente para produzir [[Dióxido de nitrogénio|dióxido de nitrogênio]] (NO<sub>2</sub>). Este gás é absorvido pela água, produzindo o produto desejado (ácido nítrico, embora na forma diluída), enquanto uma parte dele é reduzida, voltando ao óxido nítrico:
 
<chem>2NO(g) + O2(g) -> 2NO2(g)</chem> <math>\Delta H = -114 kJ/mol</math>
 
:<chem>3NO2(g) + H2O(l) -> 2HNO3(aq) + NO(g)</chem> <math>\Delta H = -117 kJ/mol</math>
 
O NO é reciclado e o ácido é concentrado por [[destilação]].
[[Ficheiro:Ostwald schem.svg|miniaturadaimagem|499x499px|Esquematização do processo ]]
Como alternativa, se o último passo for realizado no ar:
 
<chem>4NO2(g) + O2(g) + H2O(l) -> 4HNO3(aq)</chem> <math>\Delta H = -348 kJ/mol</math>
 
As condições típicas para o primeiro estágio, que contribuem para um [[Rendimento químico|rendimento]] geral de cerca de 98%, são:
 
* [[pressão]] entre 4 e 10 atm;
* [[temperatura]] entre 600 e 800°C.
 
Uma eventual complicação que pode ocorrer na primeira etapa envolve a reversão do óxido nítrico de volta ao nitrogênio:
 
<chem>4NH3(g) + 6NO(g) -> 5N2(g) + 6H2O(l)</chem> <math>\Delta H = -740,6 kJ/mol</math>
 
Essa é uma reação secundária minimizada pela redução do tempo de contato das misturas gasosas com o catalisador.<ref>{{Citar livro|url=https://www.worldcat.org/oclc/1074624791|título=Inorganic colloid chemistry. 1 The colloidal elements|ultimo=Weiser, Harry B.,|data=2009|editora=Wiley|edicao=[Reprint.]|volume=1|local=New York|isbn=978-1-4067-1303-9|oclc=1074624791}}</ref>
 
=== Reação global ===
A reação geral resume todo o processo, considerando as etapas anteriores:
 
:<chem>2NH3(g) + 5/2O24O2(g) + H2O(l) -> 2NO3H2O(g) + 3H2O2HNO3(laq)</chem>
 
Alternativamente, se o último passo for realizado no ar, desconsiderando o estado físico da água, a reação geral será:
 
<chem>NH3(g) + 2O2(g) -> H2O + HNO3(aq)</chem> <math>\Delta H = -370,3 kJ/mol</math>
 
== Referências ==
<references />
 
== Ligações externas ==
 
* [https://fertiliser-society.org/Proceedings/UK/Prc78.HTM Processes for the Manufacture of Nitric Acid] da International Fertiliser Society (1963)
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[[Categoria:Química industrial]]
[[Categoria:Processos industriais]]
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