奧士華法

奧士華法是由威廉·奧士華發現的一個用於生產硝酸的化學方法，並在1902年獲得專利。這個過程是現代化學工業的重要支柱之一。從歷史角度和實踐角度來說，它和哈柏法有着很近的聯繫，後者提供此反應所需要的原料——氨。

簡介

氨通過兩個步驟轉化為硝酸。首先是在有催化劑的情況下與氧氣一起加熱（某種意義上是燃燒），催化劑一般是混有10%銠的鉑，反應生成一氧化氮和水。這個步驟強烈放熱，（ΔH = -908 kJ），所以一旦引發就可以作為一個熱源：

4NH_3(g) + 5O_2(g) → 4NO_(g) + 6H₂O_(g)

步驟二是在有水存在的吸附裝置中發生，包含有兩個反應階段。首先是一氧化氮被氧化生成二氧化氮：

2NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(g)

生成的氣體很快被水吸收，得到產物（硝酸，儘管濃度很稀），然而有一部分又被還原為一氧化氮：

3NO_2(g) + H₂O_(l) → 2HNO_3(aq) + NO_(g)

一氧化氮可以循環利用，得到的酸通過蒸餾法濃縮。

另外一種選擇是，最後一步在空氣中進行：

4NO_2(g) + O_2(g) + 2H₂O_(l) → 4HNO_3(aq)

第一個步驟的典型條件如下，能達到約96%的產率：

• 壓強介於4到10個大氣壓之間（大約是 400-1010 kPa或 60-145 psig）
• 溫度約為1173K（約900 °C 或 1652 °F）。

歷史

一個早期的專利描述了基本的化學原理，但當時對於氨還有一種懼怕的心態。因其是從動物身上提煉，因此直到奧士華法出現，這些研究也引起了學術界的興趣。1908年是此方法發展的關鍵一年，因為弗里茨·哈伯找到了一種能夠製備氨的方法，從某種程度上大大改變了人們的看法。奧士華的最大貢獻更注重於實踐層面，例如催化以及操作條件，更像化工而不是純科學。

在使用這個方法以前，工業上氮的來源主要是智利硝石，其主要成分是硝酸鈉。當時的硝酸就通過硫酸和硝酸鈉反應製備。奧士華法對於固氮是很重要的。和哈伯法一起，它們無疑的延長了第一次世界大戰的時間，因為當時德國海外資源已經被切斷，而且爆炸物的生產也已經受到威脅。因為原料的易得以及成本低廉，很快此方法開始了廣泛應用。氮化合物的用量激增，主要被用作肥料。

最初，此法是在炻器中反應，但隨着不鏽鋼的應用，可以加載更高的壓強，隨之而來的是更高的產率。

參見

• 哈伯法
• 伯克蘭-艾德法

外部連結

• Physics Daily （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Nitrogen & Phosphorus（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） (General Chemistry course), Purdue University（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Drake, G; "Processes for the Manufacture of Nitric Acid" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） (1963), International Fertiliser Society （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Manufacturing Nitrates: the Ostwald process Carlton Comprehensive High School; Prince Albert; Saskatchewan, Canada.