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Ostwald-VerfahrenZoomA-Z

Fachgebiet - Technische Chemie, Anorganische Chemie

Bezeichnung für das 1908 von W. Ostwald eingeführte Verfahren der katalytischen Oxidation von Ammoniak zur großtechnischen Herstellung von Salpetersäure:

Das im Wesentlichen über das Haber-Bosch-Verfahren erzeugte Ammoniak wird mit überschüssiger Luft in Gegenwart eines Platin-Rhodium-Netzkatalysators bei 600-700 °C in rascher Reaktion zu Wasser und Stickstoffmonoxid, NO, verbrannt:

4NH3+5O24NO+6H2O

Um eine hohe Ausbeute an Stickoxid zu erzielen, darf die Kontaktzeit des Ammoniak-Luft-Gemisches am Katalysator nur etwa 1/1000 s betragen, da ansonsten das unter diesen Bedingungen nur metastabile Stickstoffmonoxid in die Elemente zerfällt.

Während der Abkühlung in Wärmetauschern setzt sich das Stickoxid in einem zweiten Reaktionsschritt bei Temperaturen <50 °C mit noch vorhandenem sowie zusätzlich zugeführtem Sauerstoff zu Stickstoffdioxid, NO2, um, das bei weiterer Abkühlung z.T. zum Distickstofftetroxid, N2O4, dimerisiert:

2NO+O22NO2
2NO2N2O4

Durch Zufuhr von Wasser wird das NO2/N2O4/O2 -Gemisch in Rieseltürmen unter Druck zunächst in salpetrige und Salpetersäure überführt:

N2O4+H2OHNO2+HNO3

Die salpetrige Säure zersetzt sich leicht in Salpetersäure und Stickstoffmonoxid, das durch Sauerstoff wieder zum NO2 oxidiert wird:

3HNO2HNO3+2NO+H2O
2NO+O22NO2

Für die Bildung der Salpetersäure ergibt sich daraus folgende Gesamtreaktion:

4NO2+2H2O+O24HNO3

Die unter diesen Bedingungen hergestellte Salpetersäure hat eine Konzentration von 50-68 %. Höhere Konzentrationen (98-99 %, rauchende Salpetersäure) lassen sich durch das Versetzen einer wässrigen Salpetersäurelösung mit Stickstoffmonoxid und Sauerstoff unter Druck erreichen.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

StickstoffLevel 160 min.

ChemieAnorganische ChemieChemie der Elemente

Diese Lerneinheit gibt einen Überblick über das Element Stickstoff einschließlich Eigenschaften, Reaktionsverhalten, Nachweis, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung des Elements sowie ausgesuchter Verbindungen.