> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Синтетическое получение азотной кислоты и ея солей из еоздуха

Синтетическое получение азотной кислоты и ея солей из еоздуха

Синтетическое получение азотной кислоты и ея солей из еоздуха. Непрерывио возрастающее потребление заставило многих задуматься над вопросом о том, как предотвратить грозящее истощение почвы вследствие недостатка такого питательного вещества, каким является чилийская С. Еще в 1898 г. известный английский ученый Крукс указал, что вопрос о синтетическом добывании азотной кислоты и ея солей из азота и воздуха является вопросом жизни и смерти для будущих поколений.

Но тот же Крукс, нарисовав мрачную картину грядущого голода, указал па то, что лабораторные исследования укажут способ, а гидравлические силы, которыми сравнительно мало пользовались, позволят человечеству применить этот способ, чтобы спастись отъ голода. Предсказания английского ученого сбылись: мы владеем несколькими техническими способами для утилизации азота воздуха, одним из которых является получение при помощи электрической искры окислов азота. Еще в 1781 г. Кавендиш сжигал водород б избытке воздуха и нашел, что вода образовавшаяся при этом, содержала азотную кислоту, а в 1784 г. он заметил, что при пропускании электрических искр через воздух образуются окислы азота, поглощаемые растворомъ едкой щелочи. В 1789 г. Дуй Одьер в „journal de Chi- roie et de Physique сообщил об образовании окисловъ азота из кислорода и воздуха при высокой температуре. Первый патент па производство азотной кислоты изъ воздуха был взят в Англии в 1859 госпожей Лефебръ (из Парижа). Прибор ея представлял стеклянный баллон, снабженный четырьмя трубками; через две язь ишхь проходят два электрода с платиновыми наконечниками, между коими проскакивали искры. Через третью пропускался воздух, а четвертая соединялась с поглотительными сосудами, наполненными водою. Г-жа Лефебръ указала на то, что при избытке кислорода выходы окислов азота увеличиваются. Затем до конца XIX в появился еще ряд патентов, неимевших практического значения. В 1902 г. основалась „Atmospheric Products Со“, которая, пользуясь силой Ниагарского водопада, применила патент Р. Ловджой и Э. Бредлей, для получения окислов азота с помощью тонких и длинныхъ электрических искр. Постоянный ток получался отъ особой машины, дающей непосредственно напряжение в

15.000 вольт. В течение часа в одном аппарате перерабатывалось ИН/зкуб. метров (или около 14,5 килогр.) воздуха, в выходящих газах находилось 21;,2% окиси азота, что при пересчете на азотную кислоту составляло 88 гр. на 1 килоуатт-час. Такой выдающийся результатъ удалось получить впервые, но успех оказался обманчивым, и летом 1904 г. компания прекратила производство. В 1903 г. Христиану Биркелаиду (професрору физики в Христиании) в сотрудничестве с инженеромъ Самуелем Эйде удалось найти технический способ получения окислов азота, оказавшийся выгодным.

К этому же времени благодаря трудам Нернстз, Габера и др. выяснялись химико-физические условия образования окислов азота. Пернет показал, что при действии нф только электрической искры, но и вообще высокой температуре азот соединяется с кислородом и образует киись азота N0, по уравнению: 1% -J- 02N0-

Селитра.

Но эта реакция, как большинство реакции в газообразной среде, „обратима“, то есть при тон же температуре окись азота может распадаться на кислород и азот: 2NO= Поэтому образование окиси азота ограничеио пределом, то есть не вся смесь кислорода и азота, взятых в равных объёмах, может превратиться въ окись азота, но up и данных условиях температуры и давления реакция останавливается, когда содержание окиси азота достигает известной величины. Предел наступает тогда, когда в каждый момент образуется столько же молекул, сколько распадается, что может быть выражено следующим уравнением: jVj-f- 0аИ£2N0. Чемъ выше температура, тем предел образования окиси азота больше: при 1538° Ц. он равен 0,37%. а при 2927° Ц. он достигает 5,0%. Кроме того, время, в которое эти пределы достигаются, тем короче, чем выше температура; так при 1225° Д. потребуется более суток, чтобы реакция достигла половины предела, & при 2000° Д. это достигается в доли секунды.

Отсюда видно, что высокая температура оказывается вдвойне выгодной: во-первых, она повышает процент образующейся окиси азота, а во-вторых, пре вращение в окись азота происходит быстрее.

Один килоуатт ) - год (365X24 часов) теоретически может уловить количество азота, соответствующее 1850 кило азотной кислоты (HNOs), если дуга работает при 4000° Ц. и только 819 кило при дуге, работающей при 3000“ Ц., т-е. падение температуры на 1000° понижаетъ выход более, чем на 50%.

Окись азота, образовавшаяся при высокой температуре, при медленном охлаждении постепенно распадается на кислород и азогь. Если реакция образования окиси азота происходит при 2927° Ц., то содержание окиси азота (N0) достигает 5% (по объёму), и затем при медленном охлаждении до 1538° Ц. равновесие устанавливается на пределе, соответствующем этой температуре, т.-е» 0,37°„, то есть во время охлаждения теряется более 90оо того, что было добыто при 2927° Ц.

Если образование окиси азота происходит быстрее при высокой температуре, то и обратное распадение совершается тем скорее, чем выше температура: иными словами, наиболее опасной для существования окиси азота является температура, которая лежит наиболее близко к температуре ея образования. Чем ниже температура, тем окись азота более стойка. Отсюда прямой вывод: необходимо как можно быстрее охлаждать газы, которые были нагреты до температуры вольтовой дуги для того, чтобы уменьшит возможность распадения образовавшейся окиси азота. Эти условия соблюдаются при получении пламени азота в электрической дуге высокого напряжения.