O processo de Ostwald sintetiza ácido nítrico através da oxidação catalítica do amoníaco com ar. O amoníaco e ar são aquecidos a alta pressão e temperatura sobre platina-ródio para formar óxido nítrico, que é oxidado a dióxido de nitrogênio e absorvido em água para formar ácido nítrico em uma torre de absorção.

1. ÁCIDO NÍTRICO
Usos:
Oxidante ácido utilizado na separação
da prata e ouro;
Decapagem do latão (liga de Cu-Zn);
Gravação de metais;
Fabricação de nitratos (orgânicos e
inorgânicos): nitrato de amônio;
Fabricação de nitroderivados: picrato
de amônio, TNT, nitrobenzeno,
dinamite (nitroglicerina), nitroparafinas.

2. PROCESSO DE OSTWALD:
OXIDAÇÃO DO AMONÍACO AO AR:
Matérias-primas: amoníaco anidro
e ar(O2).
Catalisador: tela de platina-ródio .
Reações :
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) = 4 NO (g) + 6 H2O (g) H298°C = - 216,6 kcal (1)
2 NO (g) + O2 (g) = 2 NO2 (g) H298ºC = -27,1 kcal (2)
3 NO2 (g) + H2O (l) = 2 HNO3 (aq) + NO (g) H298ºC = -32,2 kcal (3)
Friedrich Wilhelm Ostwald
(1853-1932)
Nobel de Química em 1909

3. Reações paralelas que afetam o rendimento
da reação (1):
NH3 (g) + O2 (g) = 1/2 N2 O (g) + 3/2 H2O (g) H298°C = - 65,9kcal
4 NH3 (g) + 3 O2 (g) = 2 N2 (g) + 6 H2O (g) H298°C = - 302,7 kcal
4 NH3 (g) + 6 NO (g) = 5 N2 (g) + 6 H2O (g) H298°C = - 431,9 kcal
2 NO2 (g) = N2O4 H298°C = -13,9 kcal

4. 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) = 4 NO (g) + 6 H2O (g)
H298°C = - 216,6 kcal
A reação (1) é uma reação catalítica muito
rápida (3.10-4 s a 750°C), que ocorre através da
passagem de amoníaco (10%) misturado com ar
pré-aquecido, por uma tela muito fina, com
várias camadas de platina (10%) e ródio,
aquecida a uma temperatura de
aproximadamente 920°C e a pressão de 100 psi
(7atm). O rendimento é de 94 a 95%.
Fonte:
http://www.dq.fct.unl.pt/c
adeiras/iqf/PDFIQF/aula16
_2005_2006.pdf

5. 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) = 4 NO (g) + 6 H2O (g)
H298°C = - 216,6 kcal
Da análise da reação (1) pode-se constatar
que o aumento do volume gasoso é muito
pequeno, porém observa-se um aumento na
velocidade da reação com o aumento da
pressão, até valores em que o custo da
maior espessura da chapa de aço inoxidável
não supere o ganho por produção de ácido
nítrico. O aumento da pressão também
favorece a obtenção de soluções mais
concentradas de ácido nítrico (60 a 70%),
quando comparadas àquelas em que se
trabalha à pressão atmosférica (50-55%).

6. 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) = 4 NO (g) + 6 H2O (g)
H298°C = - 216,6 kcal (reação-1)
2 NO (g) + O2 (g) = 2 NO2 (g)
H298ºC = -27,1 kcal (reação–2)
Como o tempo de reação é extremamente curto, todo o
ar necessário às reações (1) e (2) é misturado ao
amoníaco.
A reação de oxidação do NO a NO2 é a mais lenta e é
favorecida pelo aumento da pressão. Essa reação é
realizada em absorvedores de grande porte, com
resfriamento para evitar temperaturas muito elevadas
que prejudicam a conversão do NO a NO2.

7. 3 NO2 (g) + H2O (l) = 2 HNO3 (aq) + NO (g)
H298ºC = -32,2 kcal (reação-3)
A reação (3), reação de absorção do dióxido de
nitrogênio para a formação do ácido nítrico,
controla a velocidade de fabricação do ácido
nítrico. A torre de absorção trabalha sob pressão e
com resfriamento, usando-se ácidos de diferentes
concentrações, em contra-corrente, para a
absorção do ácido nítrico.
Em uma secção curta, entre a torre de absorção e o
coletor de ácido é feita a injeção de ar quente para
a reoxidação do NO formado e também a dessorção
do óxido nitroso que atribui coloração amarela ao
ácido nítrico.

8. NH3 anidro é evaporado contínua e uniformemente
num evaporador, usando-se vapor d’água.
O ar necessário às reações de oxidação é
comprimido até 7,1 atm e passa por trocadores
de calor e por um filtro de ar.

9. NH3 é oxidado pelo ar a NO, num conversor a uma
pressão de 7 atm, passando através de uma tela
de Pt(10%) - Rh à 920ºC.
NO e o excesso de ar necessário às oxidações
posteriores são resfriados e conduzidos para a
base da torre de absorção.

10. Realizam-se sucessivas oxidações e hidratações do
NO com resfriamento contínuo à água, numa
torre de absorção em aço inoxidável.
Ácido nítrico (61-65%) é retirado da torre através
de um coletor de ácido.

11. Pelo topo da torre de absorção sai uma mistura gasosa
formada principalmente por N2. O gás é aquecido em
um trocador de calor em contra-corrente com os
gases da reação, e a expansão dessa mistura gasosa
comprimida que sai pelo topo dessa torre, recupera
parte da energia gasta nos compressores de ar. Esse
gases são lançados na atmosfera.

12. EXERCÍCIOS
1. Cite três aplicações para o ácido nítrico
2. Qual o efeito da pressão e temperatura sobre a
síntese do ácido nítrico?
3. Quais as reações que levam à formação do ácido
nítrico?
4. Na síntese do ácido nítrico, o que ocorre na torre
de absorção de óxido nitroso?
5. Faça um fluxograma de bloco simplificado para
esse processo.