Proses Ostwald ialah proses kimia untuk pembuatan asam nitrat (HNO3). Wilhelm Ostwald mengembangkan proses ini, dan dia mematenkan proses ini pada tahun 1902. Proses Ostwald process merupakan andalan industri kimia modern, dan proses ini menghasilkan bahan baku utama untuk kebanyakan tipe umum produksi pupuk. Secara historis dan secara praktis, proses Ostwald berkaitan erat dengan proses Haber, yang menghasilkan bahan baku yang diperlukan, ammonia (NH3).
Gambaran
Ammonia diubah menjadi asam nitrat dalam dua tahapan. Ammonia dioksidasi (dalam arti “dibakar”) melalui pemanasan dengan oksigen dengan adanya katalis seperti platinum dengan 10% rhodium, untuk membentuk oksida nitrat dan air. Langkah ini sangat eksotermis, sehingga sumber panas berguna sekali untuk dimulai:
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (g) (ΔH = −905.2 kJ)
Tahap dua melibatkan dua reaksi dan dilakukan dalam peralatan absorpsi yang mengandung air. Oksida nitrat awalnya dioksidasi lagi untuk menghasilkan nitrogen dioksida: Gas ini kemudian mudah diserap oleh air, menghasilkan produk yang diinginkan (asam nitrat, meskipun dalam bentuk encer), sekaligus mengurangi sebagian kembali ke oksida nitrat:
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 didaur-ulang, dan asam dipekatkan sampai kekuatan yang diperlukan melalui penyulingan.
Alternatifnya, bila tahap akhir dilakukan dalam udara:
4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) → 4 HNO3 (aq)
Kondisi khas untuk tahap pertama, yang berkontribusi pada hasil keseluruhan sekitar 98%, adalah:
- Tekanan antara 4 dan 10 atmosfer (sekitar 400-1010 kPa atau 60-145 psig) dan;
- Suhu sekitar 500 K (kira-kira 217 oC atau 422,6 oF).
Sebuah komplikasi yang perlu dipertimbangkan melibatkan reaksi-samping pada langkah pertama yang mengalihkan oksida nitrat kembali ke N2:
4 NH3 + 6 NO → 5 N2 + 6 H2O
Ini adalah sebuah reaksi sekunder yang diminimalisir oleh pengurangan waktu campuran gas yang berada dalam kontak dengan katalis. ***
Wawasan Ilmu Kimia 