奥斯特瓦尔德法
/ OST-vahlt /
硝酸既是养活世界的化肥背后的化学品，也是塑造了人类战争的炸药背后的化学品。要在工业规模上制造它，你得从氨出发——氨本身由哈伯—博施法制得——并以非常受控的方式把它「燃烧」。奥斯特瓦尔德法就是把氨变成硝酸的工业途径，其关键步骤用的是一种多相催化剂：掺了少量铑的铂合金，做成细密的编织网。
这个过程分三个阶段。第一是催化步骤：氨和空气在约 900 摄氏度下被吹过一叠灼热的铂—铑网，氨在那里被氧化成一氧化氮和水：4 NH3 加 5 O2 生成 4 NO 加 6 H2O。这里的催化剂做着一件微妙而漂亮的事——若没有它，氨在空气中燃烧只会一路烧成无害的氮气（N2）和水；铂网却有选择性地把氧化引导到停在 NO 这个有用的中间体上，这是催化选择性「在两个产物中选了不那么稳定的那个」的一个鲜明例子。气体在网上的接触时间仅有不到一毫秒的几分之一，这正是实现选择性的部分原因。第二，一氧化氮被冷却，并与更多氧反应生成二氧化氮：2 NO 加 O2 生成 2 NO2。第三，二氧化氮被水吸收，在水中发生歧化，生成硝酸并再生出一些一氧化氮：3 NO2 加 H2O 生成 2 HNO3 加 NO，回收的 NO 再循环利用。
奥斯特瓦尔德法之所以重要，是因为它与哈伯—博施法一道，完成了人类为工业掌控氮循环的伟业：大气中的氮变成氨，氨变成硝酸，由此再生出硝酸铵化肥和种类繁多的含氮化学品。它是「为选择性而非单纯为速度而选催化剂」的典范——全部诀窍就在于让氨停在 NO，而不是燃烧成 N2。铂—铑网十分珍贵，虽然催化剂在化学上是被再生的，但铂会在灼热气流中缓慢地从网上物理流失（它挥发并重组），所以工程的一部分就是捕集并回收那贵得令人咋舌的金属。一个诚实的提醒：这是一场被驾驭和驯服的高温燃烧，而不是温和的反应，而其中涉及的氮氧化物，恰恰是另一些催化剂（在汽车里）被设计来消灭的污染物。
把氨和空气吹过灼热的铂—铑网，接触不到一毫秒的几分之一，氨就被干净地氧化成一氧化氮，而不是一路烧成无害的氮气——催化剂在通往硝酸的路上选了那个有用但不那么稳定的产物。
选择性胜过速度：催化剂让氧化停在有用的 NO，而不是更稳定的 N2。
没有铂催化剂，氨在空气中燃烧只会生成氮气和水——在这里毫无用处。催化剂的职责是选择性，把氧化引导到停在一氧化氮上。而且尽管在化学上被再生，铂网仍会缓慢地物理流失金属，必须加以回收。