2. 질산

의대생의 첫경험

1) 개요

질산(nitric acid, HNO₃)의 제법

칠레 초석법

칠레 초석(질산나트륨, NaNO₃)을 황산으로 분해하여 제조히는 방법

아크법(전호법)

공기 중에서 방전시켜 질소(N2)와 산소(O₂)로부터 제조

암모니아 산화법

현재 가장 많이 사용
오스발트법(Ostwalt)법이라고도 불림
암모니아를 산화시켜 일산화 질소(NO)를 거쳐서 이산화 질소(N0₂)를 제조한 후 물에 흡수시켜 질산(HN0₃)을 제조

2) 질산의 성질과 용도

질산은 무색의 액체, 강산이며 강한 산화제
질산과 염산의 혼합물인 왕수에는 금과 백금도 용해
암모니아와 반응하여 질산암모늄을 생성, 비료나 폭약의 원료
질산은 질산 암모늄과 같은 비료의 제조, 나이트로 글리세린, 나이트로 셀룰로스, TNT, 피크르산 등 화약의 원료가 되는 나이트로 화합물의 합성, 셀룰로이드, 염료에 사용되며, 의약품으로 수렴제 등에 사용

수림제(astringent) : 피부나 점막의 국소에 작용하여 단백질을 응고시켜 염증을 제거하고 피막을 만들어 보호하는 것, 그외에 혈관을 수축시쳐 지혈하거나 설사를 저지하는 약효가 있는 약제

표 Ⅱ-3 질산의 분류와 용도

분류	농도 또는 화학 구조	용도
묽은 질산	HN0₃ 50 ~ 70% 수용액	비료， 인광석분해
진한 질산	HN0₃ 98% 수용액	니트로화 반응, 염료, 화약, 의약품, 로켓연료
잘산 나트륨	NaN0₃	특수 비료 유리 산업

3) 질산 제조 공정

암모니아 산화법에 의한 질산 제조 공정

백금 촉매 하에서 암모니아를 산화시켜 일산화질소를 제조하는 공정
일산화질소를 산화시켜 이산화질소를 제조하는 공정
이산화질소를 물에 흡수시켜 질산을 제조하는 공정

그림 Ⅱ-9 암모니아 산화법에 의한 질산 제조 공정

가) 암모니아 산화 반응

백금 촉매가 존재할 때 반응 속도가 매우 빨라지기 때문에 여러 반응이 완료됨
촉매로는 최근 기계적 강도가 크고 내열성이 우수하며, 고온에서도 잘 견디면서 소모가 적음 백금-로듐 합금 촉매을 주로 사용
암모니아 산화율에 영향을 끼치는 인자

온도
압력
공기와 암모니아의 혼합비
촉매를 통과하는 가스의 유속
온도와 압력의 영향의 가장 큼

그림 Ⅱ-10 암모니아 산화기 그림 Ⅱ-11 암모니아 산화율과 분압비의 영향

나) 산화질소의 산화 반응

저온에서 반응 속도가 가장 빠른 기상 반응

온도가 140℃ 이하일 때에는 오른쪽으로, 이상일 때에는 왼쪽으로 진행
약 620℃에서는 NO와 O₂로 분해

다) 이산화질소의 흡수

이산화질소는 흡수탑에서 물에 흡수되어 질산 생성

생성된 일산화질소는 다시 순환

암모니아 산화법에서는 50 ~60% 정도의 질산이 생성, 진한 질산 필요시 묽은 질산을 농축
진한 질산을 얻는 방법

폴링(Pauling)식 : 진한 황산 사용
매기(Maggie)식 : 탈수성이 우수한 질산마그네슘 사용

그림 Ⅱ-12 질산마그네슘에 의한 질산의 농축 공정

2016 동기부여 영상 ▶ 어머니 ★ MOTHER

01. 산·염기의 제조

1. 산 ·염기의 개요

2. 산의 제조

3. 알칼리(염기)의 제조

1) 수산화 나트륨

2) 탄산 나트륨

3) 암모니아

02. 무기 약품 제조

2. 나트륨 화합물

3. 칼륨 화합물

4. 알루미늄 화합물

5. 규소 화합물

6. 크롬 화합물

7. 납 화합물

8. 아연 화합물

9. 플루오린 화합물

03. 화학 비료 제조

2. 질소질 비료

3. 인산질 비료

3. 칼륨질 비료

5. 복합 비료

04. 세라믹 제조와 신소재

1. 세라믹의 개요

4. 도자기, 내화물, 단열재

5. 파인 세라믹

단원 학습 정리

단원 종합 문제