Одновременно с разработкой метода получения аммиака ученые и инженеры изучали способы его окисления в азотную кислоту.
В 1917 году по проекту инженеров И. И. Андреева и Н. М. Кулепетова был построен впервые в России азотный завод в Юзовке для контактного способа окисления аммиака.
Процесс окисления делится на несколько этапов.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6Н2O.
Эта реакция происходит на поверхности катализатора, когда аммиачно-воздушная смесь (1:9) проходит через платиновую сетку, нагретую до 600 °C.
Окись азота легко окисляется до двуокиси. Затем нитрозные газы поступают в адсорбционную башню снизу. Навстречу подается распыленная вода. Полученная разбавленная кислота концентрируется в присутствии крепкой серной кислоты. Последняя поглощает воду. Из смеси двух кислот затем отгоняется азотная. Концентрированная азотная кислота может быть получена также при взаимодействии воды или разбавленной кислоты с жидкой N2O4 и кислородом под давлением в 50 атмосфер.
Азотная кислота известна с древности; ее первое описание встречается в книге легендарного арабского алхимика XII века Джабира. Он описывает HNO3 как воду и считает ее великой силой в руках человека.
И действительно, азотная кислота — одно из важнейших химических соединений.
В чистом виде это бесцветная жидкость, в полтора раза тяжелее воды.
Крепкая азотная кислота — сильный растворитель, она растворяет все металлы, за исключением благородных. Она разрушающе действует на органические вещества.
Смесь одного объема крепкой азотной кислоты с тремя объемами соляной получила еще в средние века название «царской водки». Эта смесь растворяет платину и золото, что алхимики отобразили в символе «Лев пожирает Солнце». Растворение благородных металлов в «царской водке» происходит за счет образующегося свободного хлора…
Соли азотной кислоты — аммиачная, натриевая, калиевая и кальциевая селитры — отличные удобрения. Аммиачная селитра NH4NO3 — кристаллическая соль различных цветов, от белого до голубоватого. Она очень гигроскопична, нагревания до 200 °C не выдерживает — распадается на закись азота и воду. При более высокой температуре аммиачная селитра взрывается. В 1921 году на немецком заводе в Оппау произошел взрыв 3200 тонн смеси сульфата аммония с аммиачной селитрой. Были разрушены все промышленные и жилые постройки в радиусе 4 километров.
Аммиачная селитра содержит 35 процентов азота, хорошо растворяется в воде; она широко используется в качестве минерального удобрения. В ней отсутствуют вредные и балластные примеси; соль легко усваивается растениями. Аммиачную селитру используют в смеси с другими минеральными удобрениями — суперфосфатом и калийными солями.
Натриевая селитра NaNO3 по внешнему виду похожа на поваренную соль, так же как и аммиачная селитра. При хранении она отсыревает и огнеопасна при сильном нагревании. Натриевая селитра содержит всего лишь 15 процентов азота, но для условий нечерноземной полосы является лучшим азотным удобрением, особенно для сахарной свеклы.
Калиевая селитра успешно применяется в нечерноземной полосе; она, как и натриевая селитра, уменьшает кислотность почвы.
Химики отвели костлявую руку «азотного голода», решили проблему фиксации атмосферного азота. Но это не значит вовсе, что она решена окончательно.
Ученые всего мира изыскивают новые, более дешевые и эффективные способы фиксации азота. Исследуют по двум направлениям: биологическому и техническому. «Биологический» азот — это азот клевера, люцерны, бобовых культур, вернее — азот азотфиксирующих бактерий.
По самым скромным подсчетам, многомиллионные армии бактерий связывают в год более 400 миллионов тонн азота.
В последнее время советский ученый И. И. Оробинский выделил новый вид азотобактера. Размножаясь на клубнях картофеля, он за несколько часов увеличивает содержание азота в них в восемь раз. Этот картофель охотно поедают домашние животные. Поросята, питавшиеся им, повысили среднесуточный привес на 70–80 процентов.