14.2.2 – නයිට්‍රික් අම්ල නිෂ්පාදනය (ඔස්වල්ඩ් ක්‍රමය)

• කාර්මිකව HNO₃  අම්ලය නිපදවීම සඳහා භාවිතා කරනු ලබන ඔස්වල්ඩ් ක්‍රමයෙහි භෞත රසායන මූලධර්ම පහත දැක්වේ.

අමුද්‍රව්‍ය

• NH₃ වායුව, වායුගෝලීය වාතය හා ජලය මෙහි අමුද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කරයි.

NO නිපදවා ගැනීම

• ඇමෝනියා වායුව 900⁰ C ක පමණ උෂ්ණත්වයකදී වැඩිපුර වාතය සමඟ මිශ්‍ර කොට 850⁰ C ක පමණ උෂ්ණත්වයකදී  Pt ,Rh මිශ්‍ර ලෝහ උත්ප්‍රේරකය උඩින් යැවීමෙන් NO වායුව නිපදවා ගනී.

4{\mathrm{NH}}_3\;_{(\mathrm g\;)}+5{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}\overset{850\;^0\mathrm C\;\mathrm{Pt}/\mathrm{Rh}}\rightleftharpoons\;4{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}+6{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm g)}\;\;\;\;\triangle\mathrm H<0

• මෙම තත්ව යටතේදී NO වායුව 97% ලබා ගත හැකිය.
• NH₃ සාන්ද්‍රණය වැඩි වුවහොත් පිපිරීම් සිදු විය හැකිය.
• එමනිසා NH₃ හා වායුගෝලීය වාත පරිමා අනුපාතය නිසි ලෙස පවත්වා ගත යුතුය.

NO₂ නිපදවා ගැනීම

• සෑදෙන NO වායුව ඉහත ප්‍රතික්‍රියාවේ තාපදායක ස්වභාවය නිසා ඉතා ඉහළ උෂ්ණත්වයක පවතී.ඊළඟට සිදු කරන ප්‍රතික්‍රියාව තාපදායක සමතුලිතයක් බැවින් ඊට හිතකර වන්නේ අඩු උෂ්ණත්ව නිසා මෙම වායු මිශ්‍රණය සිසිල් 150^oC තෙක් කළ යුතුය.මේ නිසාම සෑදුණු NO සිසිල් වාතය සමඟ මිශ්‍ර කොට 150⁰C ටත් අඩු උෂ්ණත්වයකදී ප්‍රතික්‍රියා කරවීමෙන් NO₂ වායුව නිපදවා ගනී.

2{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}+{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}\;\overset{150^\circ\mathrm C\;\text{ට අඩු}}\rightleftharpoons2{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}\;\;\;\bigtriangleup\mathrm H<0\;

HNO₃ නිපදවීම

• මෙයින් ලැබෙන NO₂ වායුව අධික ලෙස සිසිල් කොට වැඩිපුර වාතය සමඟ ජලයට යැවීමෙන් HNO₃ අම්ලය නිපදවා ගනී.

4{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}+{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}+2{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm g)}\rightarrow4{{\mathrm{HNO}}_3}_{(\mathrm g)}

• මේ කර්මාන්තයේදී 96% ක පමණ පරිවර්තනයක් සඳහා යෝග්‍ය තත්ව පහත දැක්වේ.

1. පීඩනය 1-9 atm   අතර පවත්වා ගැනීම
2. උෂ්ණත්වය 850^oC-1225⁰C අතර පවත්වා ගැනීම
3. 10%ක් Rh අන්තර්ගත Pt  මිශ්‍ර ලෝහ උත්ප්‍රේරකය භාවිතා කිරීම

• ඒ අනුව මෙහිදී වන සමස්ථ ක්‍රියාවලිය පහත පරිදි දැක්විය හැකිය.

\begin{array}{l}4{{\mathrm{NH}}_3}_{(\mathrm g)}+5{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}\rightarrow4{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}+6{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm g)}\;\;\\2{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}+{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}\rightleftharpoons2{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}\;\;\\4{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}+{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}+2{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm g)}\rightarrow4{{\mathrm{HNO}}_3}_{(\mathrm g)}\end{array}

• පහත රූපයේ මඟින් මේ ක්‍රියාවලිය සරලව දක්වා ඇත. පළමු කුටීරයේ දී උත්ප්‍රේරක හමුවේ NH₃ ඔක්සිකරණය කරයි. දෙවන කුටීරයේදී NO වායුව ඔක්සිකරණය කරවයි.තෙවන කුටීරයේ දී NO₂ වායුව ජලය සමග ප්‍රතික්‍රියා කරවයි.

• දූවිලි හා ජල වාෂ්ප ඉවත් කළ වායුගෝලීය වාතය යොදාගෙන NH₃ ඔක්සිකරණය කරයි.
• සාමාන්‍ය වාතයේ පරිමාව අනුව N₂වායුව 78% හා O₂ වායුව 21%ක් ඇත.
• අවශ්‍ය  ඔක්සිජන් වායු ප්‍රමාණය අන්තර්ගත වායුගෝලීය වාත පරිමාවක් ප්‍රතික්‍රියා කුටීරයට පොම්ප කරනු ලැබේ. ඇමෝනියම් පරිමා ඒකකයක් සඳහා වායුගෝලීය වාත පරිමා ඒකක 9-12 පරාසයක පවත්වනු ලැබේ.
• ඉහළ උෂ්ණත්ව පරාසයක(800^oC-850⁰C) පවත්වා ගනු ලැබේ.
• මේ තත්ත්ව යටතේ NO වායුව 97%ක් පමණ ලබා ගත හැකිය.
• NH₃ සාන්ද්‍රණය වැඩි වුවහොත් පිපිරීම් සිදුවිය හැකිය . ඒ නිසා ඇමෝනියා හා වායුගෝලීය වාතය පරිමා අනුපාතය නිසි ලෙස පවත්වා ගැනීම වැදගත් වේ.
• මේ වායු මිශ්‍රණය Pt ,Rh උත්ප්‍රේරකය හරහා පීඩනයක් යටතේ ගමන් කළ විට NO බවට පත්වේ.
• මේ NO වායුව 150⁰C තෙක් සිසිල් කරනු ලැබේ.
• උෂ්ණත්වය 150⁰C බවට පත් වූ විට NO වායුව තවදුරටත් NO₂ බවට ඔක්සිකරණය වීම ඔක්සිකරණ කුටිය තුළදී සිදුවේ.
• අවශෝෂණ කුටීරය තුළ දී ජලය සමග NO₂ වායුව  ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට ඉඩ සලස්වා ඇත.
• මෙහිදී ප්‍රතිප්‍රවාහ මූලධර්මයට අනුව ජලය හා NO₂ වායු ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට ඉඩ සලසා ඇත.
• ඔක්සිජන් වායුව සහිත NO₂ වායු මිශ්‍රණය 5-10 atm පීඩනයක් පවතින පරිදි අවශෝෂණ කුටීරයට පොම්ප කරයි.
• අවශෝෂණ කුලුනද රසායනික අක්‍රීය ද්‍රව්‍යවලින් අසුරා ඇති නිසා ජලය සමග NO₂ ප්‍රතික්‍රියා කිරීමට ඇති ඉඩකඩ වැඩි කර ඇත.
• අවසානයේදී 96%ක පමණ ඵලදාවක් ලැබේ.

\begin{array}{l}\boxed{\begin{array}{l}\text{සමස්ත ක්‍රියාවලිය}\\4{{\mathrm{NH}}_3}_{(\mathrm g)}+5{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}\;\xrightarrow\bigtriangleup\;4{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}+6{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}\;\;\;\;\;\;-907\;\mathrm{kJmol}-1\\2{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}+{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}\;\rightarrow2{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;-114\;\mathrm{kJmol}-1\\3{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}+{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm l)}\rightarrow2{{\mathrm{HNO}}_3}_{(\mathrm{aq})}+{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}\\2{\mathrm{NO}}_{(\mathrm g)}+{{\mathrm O}_2}_{(\mathrm g)}\rightarrow2{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}\\4{{\mathrm{NO}}_2}_{(\mathrm g)}+2{\mathrm H}_2{\mathrm O}_{(\mathrm g)}+{\mathrm O}_2(\mathrm g)\rightarrow4{{\mathrm{HNO}}_3}_{(\mathrm g)}\end{array}}\\\end{array}

HNO₃ අම්ලයේ  ප්‍රයෝජන  

• පොහොරක් ලෙස මෙන්ම පුපුරන ද්‍රව්‍යයක් ලෙසද භාවිතා වන NH₄NO₃  නිපදවා ගැනීම.
• කර්මාන්ත සඳහා අවශ්‍ය වන නයිට්‍රේට නිපදවා ගැනීම.

KNO3 – පොහොර හා වෙඩි බෙහෙත් නිපදවීම.
AgNO3 -ඡායාරූප ශිල්පයේදී භාවිතා වේ.
NaNO3 – මස් වැනි ආහාර කල් තබා ගැනීමට පරීරක්ෂකයක් ලෙස භාවිතා වේ.

• පෑස්සුම් කර්මාන්තයේදී පෑස්සුම් පෘෂ්ඨ පිරිසිදු කිරීම සඳහා භාවිතා වේ.
• ප්‍රබල ද්‍රාවකයක් වන රාජ අම්ලය නිපදවීම.
• TNT(Tri Nitro Toluene) හා TNG (Tri Nitro Glycerin) යන පුපුරන ද්‍රව්‍ය නිපදවීම.
• රන් භාණ්ඩවල තත්වය පරීක්ෂා කිරීමට භාවිතා වේ.

වැඩිදුර අධ්‍යනයට ,

ඉදිරියේදී ප්‍රශ්න ඇතුලත් වන්නේ මෙතනටයි.