こんにちは！
chem(ケム)です！
「オストワルト法聞いたことある！」
「聞いたことあるけど、なんだっけ？」
そんなあなたに！
今回は
を紹介していきます。
オストワルト法って何？
1902年、
フリードリヒ・ヴィルヘルム・オストヴァルト
が考案した方法です。
オストヴァルトは触媒の研究を行い、
肥料や爆薬の大量生産を可能にした硝酸の製法
であるこのオストワルト法を考案しました。
実は、この製法の化学反応は
64年も前に知られていましたが、
当時はその原料であるアンモニアを
大量生産する技法がなかったため注目されていませんでした。
しかし、
1900年代後半にはアンモニアを大量生産する
ハーバー・ボッシュ法が考案されたことで
状況が大きく変わりました。
この２つの技法を組み合わせることで、
間もなく肥料や爆発物の大量生産が
可能になりました。
現在でも硝酸の工業的製法として重要であり、
原料のアンモニアを得るために、
同時に行われることが多いんです！
オストワルト法の原理
オストワルト法とは、
それを原料に硝酸を作る手法です。
その反応は以下のように進みます。
①4NH3+5O2→4NO+6H2O
②2NO+O2→2NO2
③3NO2+H2O→2HNO3+NO
これらの反応を順番に説明していきます。
①NH3→NO（白金触媒・800℃）
まず、アンモニアを酸化します。
アンモニアに酸素を触れさせると
以下の反応が発生します。
4NH3＋3O2→2N2＋6H2O
N2＋O2⇄2NO
二つ目の平衡反応は、
エネルギ―的にはNOのほうが不安定だから、
右向きの反応は吸熱反応です。
だから低温の場合はなかなかNOができません。
高温の状態で、さらに白金触媒を使うことで、
二つ目の平衡を右に傾けてNOを作ります。
よって、反応式は次のようになります
4NH3＋5O2→4NO＋6H2O
このように、「白金触媒・800℃」で平衡を操作することで、
うまくNOを作るのがオストワルト法のキモになります。
このように目的のものを手に入れるために、
無理やり高温にしたり触媒を使ったりしているため、
反応が想像しづらいと思います！
②NO→NO2
①で作ったNOは低温で空気に触れると、
すぐ酸化され赤褐色のNO2になります。
2NO＋O2→2NO2
③NO2→HNO3
酸性酸化物のNO2を温水に吸収させると、オキソ酸であるHNO3
が生成します。
3NO2＋H2O→2HNO3＋NO
全体の反応
③では、HNO3と同時に生成しますが、
このNOは②の反応により再びNO2として利用するので、
結局すべてのNH3が最終的にはHNO3に変化することになるります、
したがって、全体の反応式は次のようになります。
NH3＋2O2→HNO3＋H2O
まとめてしまえば、
一酸化窒素や二酸化窒素を経由しながら、
アンモニアを酸化させて硝酸を得る方法
ということになりますね。
このように
化学反応を流れで理解すると
なぜか暗記が楽に感じてきますよね。
自分で反応式が書けるようになるまで復習していきましょう！
最後までご覧いただき
ありがとうございました。
