Metoda ta jest bardzo ekonomiczna, ponieważ amoniak, główny surowiec jest bardzo tani (szczególnie kiedy jest otrzymywany poprzez syntezę na katalizatorze żelazowym azotu i wodoru), przez co metoda ta stosowana jest w laboratoriach chemicznych. Metoda Ostwalda polega na katalitycznym spalaniu amoniaku w powietrzu i rozpuszczanie powstałego dwutlenku azotu a wodzie. Jako katalizator w przemyśle stosuje się katalizator platynowo-kobaltowy, ale z uwagi na wysoką cenę, szczególnie platyny my użyjemy dużo tańszego katalizatora, który w dodatku sami wykonamy. Zaczynamy od jego wykonania.

Wykonujemy katalizator

Do chlorku żelazowego (FeCl₃) wsypanego do zlewki dodajemy kroplami stężony roztwór amoniaku. Podczas dodawania kropel FeCl₃ będzie się rozpuszczać w wodzie amoniakalnej, ponieważ chlorek żelaza bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie. Powinien wytrącić się brunatny osad wodorotlenku żelazowego (Fe(OH)₃). Roztwór amoniaku przestajemy dodawać kiedy osad nie będzie się już wytrącać, a cały chlorek żelaza ulegnie rozpuszczeniu w wodzie amoniakalnej. Następnie na sączku odsączamy powstały wodorotlenek żelazowy i przemywamy go zimną, a najlepiej lodowatą wodą. Teraz mieszamy go z kawałkami azbestu (wstępnie nie osuszamy wodorotlenku żelazowego!) i wkładamy do rurki (rurka nad palnikiem - rysunek) i rozżarzamy, powstaje tlenek żelaza który osadził się doskonale na azbeście. Tlenek żelaza osadzamy na azbeście ponieważ użyta pompa ssąca zasysała by go do dalszych części aparatury, a takie rozwiązanie zapobiegnie temu.

Otrzymywanie

Montujemy aparaturę zgodnie z rysunkiem:

(...) i do probówki z bocznym tubusem i osadzonym w niej korkiem z odpowiednio zagiętą rurką szklaną nalewamy stężonej wody amoniakalnej. Do ”U-rurki” wsypujemy tlenek wapna (możemy go otrzymać poprzez spalanie wapna). W rurce nad palnikiem powinien się znajdować wcześniej wyżarzony katalizator. Kolba stożkowa jest pusta, lecz tylko z pozoru, ponieważ powstający tlenek azotu łączy się tam dalej z tlenem dają dwutlenek azotu. W ostatniej probówce z bocznym tubusem powinna znajdować się woda, najlepiej destylowana, czy zdemineralizowana, a do bocznego tubusu dopinamy pompę ssącą.

Chlorek żelaza możemy nabyć w sklepach elektronicznych. Służy on do wytrawiania płytek. Wodę amoniakalną i tlenek wapna kupimy w sklepach chemicznych.

Zaczynamy od odciśnięcia zaciskacza numer 2 i zaciskamy zaciskacz numer 1. Teraz Załączamy pompkę wodną która zasysa powietrze, a jest to kluczowym elementem tej syntezy. Teraz rozżarzamy katalizator, poprzez załączenia palnika. Kiedy katalizator będzie rozżarzony to zaciskamy zaciskacz numer 2 tym samym odciskając zaciskach numer 1. Powietrza zasysane przez pompkę wodną ”wybiera” z wody amoniakalnej amoniak (NH₃) i osusza się w ”U-rurce” poprzez kontakt z tlenkiem wapna. Następnie przepływający przez katalizator świeżo osuszony amoniak utlenia się do tlenku azotu:

4 NH₃ + 5 O₂ -> 4 NO + 6 H₂O

Wprowadzony do kolby z ciepłym powietrzem utlenia się do dwutlenku azotu:

4 NO + 2 O₂ -> 4NO₂

a następnie rozpuszczając się w wodzie tworzy kwas azotowy niezbyt stężony:

NO₂ + O₂ + 1 H₂O -> 4 HNO₃

Taki kwas do wielu syntez należało by zatężyć poprzez destylacje w obecności kwasu siarkowego, ale i tak jest to dobra metoda na otrzymanie kwasu azotowego dla tych co nie maja dostępu do kwasu azotowego ani kwasu siarkowego.

Bezpieczeństwo
Nie można zakręcać obydwóch zacisków naraz przez dłuższy okres czasu! Tlenkiem wapna (wapno palone, CaO) należy się obchodzić ostrożnie tzn. z dala od wody i większej wilgoci ponieważ reaguje on z nią bardzo gwałtownie dając wodorotlenek wapna (wapno gaszone, Ca(OH) ₂)). Kwas azotowy stężony jest silnie żrący, a rozcieńczony nie stężony kwas azotowy działa drażniąco na skórę!

Artykuł napisał:
MaLuTkI

Literatura:

- ”Z chemią za pan brat - eksperymenty”, Erich Grosse.