Азотная кислота является одной из важнейших минеральных кислот и по объему производства занимает второе место после серной кислоты. Реакция окисления окиси азота является второй стадией процесса получения HNO3, она протекает очень медленно и замедляет общую скорость процесса. В связи с этим следует знать время, необходимое для превращения NO в NO2. Отдельные работы в области кинетической химии были выполнены ещё в середине 19 в. В 1850 г. немецкий химик Л. Вильгельми изучил скорость инверсии тростникового сахара. В 30-х гг. 20 в. продолжилось развитие теории кинетики сложных и элементарных реакций. Среди первых в этой области свои исследования представили русские химики А.Н. Бах и Н.А. Шилов. Они включили в предмет кинетической химии представления о решающей роли промежуточных продуктов и промежуточных реакций в химическом превращении. Выдающимся достижением теории сложных химических процессов явилась созданная в 30-х гг. Н. Н.Семеновым общая теория цепных реакций.
Газовая смесь состоит из окиси азота и кислорода. Уравнение реакции: 2NO + O2 = 2NO2. Найдём концентрацию кислорода, обеспечивающую максимальную скорость окисления. Скорость реакции выражена формулой:
V?= =? kx2y, (1)
где х - концентрация NO; y - концентрация O2; k - константа скорости реакции, зависящая от температуры.
Будем выражать концентрацию в объёмных процентах:
y = 100 - x. (2)
Следовательно,
V = kx2∙(100 - x). (3)
В результате нахождения максимума функции (3) методами дифференциального исчисления, получим х = 200/3. Подставляя значение х в уравнение (2), выявляем отношение х/у = /1. В случае присутствия в газовой смеси веществ, не участвующих в реакции в объеме z, уравнение (2) принимает вид:
y = 100 - x - z.
Исследуя на максимум функцию V = kx2∙(100 - x - z), получаем то же соотношение х/у = 2/1.
В ходе проделанной работы выявлено, что независимо от количества примесей в газовой смеси, для максимальной скорости окисления окиси азота необходимо, чтобы концентрация NO превышала концентрацию O2 в два раза.