Chemické technologie v anorganické chemii

Chemické technologie v anorganické chemii

Výroba kyseliny sírové

• Komorový způsob (dnes už se nevyužívá)

  • pražení pyritu získáme SO2 --> reakce s vodou a ox. činidlem (NO2)

  • nevýhoda: kyselina sírová není tak čistá

1. 4 FeS2 + 4 O2 8 SO2 + 2 Fe2O3

2. NO2 + SO2 + H2O H2SO4 + NO

3. 2 NO + O2 2 NO2

• Kontaktní způsob (používaný dnes)

  • Síra ze zemního plynu či ropy

  1. S + O2 SO2

  2. 2 SO2 + O2 2 SO3 (katalyzátor V2O5)

  3. SO3 + H2SO4 H2S2O7

  4. H2S2O7 + H2O 2 H2SO4

Výroba amoniaku

• Haber-Boschova syntéza – jeden z nejdůležitějších objevů, protože umožnil výrobu hnojiv a zajistil stabilní příjem potravy pro mnoho lidí

• Objevena německým chemikem Frietzem Haberem, Carlem Boscherem byla přepracována do průmyslového měřítka – Nobelova cena pro Habera

• Katalytická reakce vzdušného dusíku s vodíkem

  • N2 + 3 H2 → 2 NH3

  • Uplatňuje se tu také Le Chatelierův princip chemické rovnováhy

    • Vysoký tlak posouvá rovnováhu na stranu s menším množstvím molů plynu, takže doprava k produktům

    • Exotermická reakce – ochlazováním posuneme rovnováhu k produktům

Výroba kyseliny dusičné

• Využívá se amoniak z Haber-Boschovy syntézy

• většina kyseliny dusičné se používá k výrobě hnojiv, část je použita na výrobu výbušnin (TNT)

• objevitel – Wilhelm Ostwald

• oxidace amoniaku za katalýzy Pt za vysoké teploty a tlaku

1. 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O

2. 2 NO + O2 → 2 NO2

3. 3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

Zpracování NaCl:

Elektrolýza taveniny

• Výroba Na + Cl2

• Katoda: Na+ + e- → Na0

• Anoda: 2 Cl- Cl2 + 2e-

Elektrolýza roztoku (solanky)

• Výroba NaOH

2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + H2 +Cl2

Katoda: 2 H2O + 2 e- H2 + 2 OH- Na+ + OH- NaOH

Anoda: 2 Cl- Cl2 + 2e-

• Vzniklé produkty (NaOH a Cl2) by spolu mohly zreagovat oddělení

  • Diafragmový způsob – oddělení katodového a anodového prostoru polopropustnou membránou

  • Amalgamový způsob

Anoda: 2 Cl- Cl2 + 2e-

Rtuťová katoda: Na+ + e- + Hg NaHgX (sodíkový amalgám)

V rozkladném žlabu: 2 NaHgX + 2 H2O 2 NaOH + H2 + 2x Hg

+ větší čistota NaOH

+ menší náklady

- nebezpečí práce se rtutí

Aluminotermie – metoda výroby kovů

• Silně exotermní redoxní reakce, využívá se afinitě Al ke kyslíku

• reakce oxidu méně reaktivního kovu s reaktivním kovem – Al (v neutrálním stavu)

• např. při svařování kolejí – termit (směs práškového Al a Fe2O3)

  • Fe2O3 + 2 Al → Al2O3 + 2 Fe