はじめに

このページでは窒素の単体と化合物の性質・製法で紹介した窒素の製法「オストワルト法」について、原理や反応式等を解説していく。


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オストワルト法の流れ・仕組み

STEP1 アンモニアを空気酸化する
→ 一酸化窒素NOが生成
STEP2 NOを酸化する
→ 二酸化窒素NO2が生成
STEP3 NO2を酸化する
→ 硝酸HNO3が生成
Point!

STEP1

アンモニアを空気酸化する

まずは、アンモニアNH3を酸化する。

\[
4NH_{3} + 5O_{2} \overset{Pt}{→} 4NO + 6H_{2}O
\]

触媒として白金Ptを用いる。ここで生成した一酸化窒素NOはSTEP2で用いる。

STEP2

一酸化窒素を酸化する

次に、一酸化窒素を酸化する。

\[
2NO + O_{2} → 2NO_{2}
\]

ここで生成した二酸化窒素NO2はSTEP3で用いる。

STEP3

二酸化窒素を酸化する

最後に、二酸化窒素NO2を酸化する。

\[
3NO_{2} + H_{2}O → 2HNO_{3} + NO
\]

この反応式の係数決定は非常に面倒なので、係数を含めて式を丸ごと覚えてしまおう。

ちなみに、ここで発生するNOはSTEP2で再び利用される。

全体の反応式

オストワルト法全体の反応式は次の通り。

\[
NH_{3}+2O_{2}→HNO_{3}+H_{2}O
\]

この反応式は、上記STEP1〜3の反応式を足し合わせることによって作られる。

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