Existuje jednoduchý a levný způsob, jak generovat plynný dusík?

Na Wikipedii máme tuto laboratorní metodu:

$$ \ ce {NH4C l (aq) + NaNO2 (aq) → N2 (g) + NaCl (aq) + 2 H2O (l)} $$

Také na Wikipedii tato metoda generuje malé množství nečistot z $ \ ce {NO} $ a $ \ ce {HNO3} $ , které lze eliminovat průchod plynu přes dichroman draselný $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ rozpuštěný v kyselině sírové $ \ ce {(H2SO4) } $

Chlorid amonný i dusitan sodný jsou rozumně dostupné chemikálie a ostatní produkty (stolní sůl a voda) jsou nepopiratelně bezpečné. Kyselina sírová může být o něco těžší získat v závislosti na tom, kde žijete, a dichroman draselný bude nejobtížnější, protože se nedoporučuje používat šestimocný chrom (a měli byste prozkoumat postupy ke snížení $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ do $ \ ce {Cr2O3} $ ). Jinak to ale vypadá jako nejlepší přístup.

Můžete zkusit jednoduchý dvoustupňový proces. Vezměte trochu vzduchu a spalte v něm nějaký materiál bohatý na uhlík, dokud nedojde k dalšímu hoření. Poté zbývající plyn nechejte projít alkalickým roztokem, aby se odstranil oxid uhličitý. Zbývající plyn bude více než 95% dusíku.

A získáte to bez drahých chemikálií.

Komentáře

• chytrý přístup. Předpokládám, že byste mohli zvýšit čistotu výběrem správného materiálu pro spalování a kontrolou teploty. Existují další levné metody filtrování, které by to mohly vést k $ CO $, které by je mohly odstranit?
• @docscience Existuje spousta průmyslových metod (např. Průchod plynu oxidem měďnatým) a mnoho fyzikálních metod (pokud koncentrace je malá, aktivní uhlí bude fungovat).
• Co kdybyste použili zachycovač O2, v závislosti na objemu nádrže byste také mohli získat převážně dusík; také přidat co2 scavenger pro větší efekt. Dělám to doma a funguje to pro mě.

Ještě jedna klasická metoda pro $ \ ce {N2} $ přípravou v laboratoři, která dosud nebyla zmíněna, je oxidativní dehydrogenace amoniaku na dusík, obvykle pomocí oxidů přechodných kovů, např .:

$$ \ ce {2 NH3 + 3 CuO – > [\ pu {500 .. 550 ^ \ circ C}] 3 Cu + N2 ^ + 3H2O ^} \ tag {1} $$

Reakce s oxidem měďnatým (II) je považována za kanonickou a je často uvedena v učebnicích a laboratorních příručkách, například Učebnice praktické chemie [1, s. 6] z roku 1921 popisuje tento proces jako následuje:

Dusík se získává průchodem vzduchu nejprve přes · 880 amoniak a poté přes rozžhavené měděné třísky. Kyslík vzduchu je absorbován měď a výsledný oxid měďnatý se amoniakem najednou redukuje zpět na měď. Častým obnovám obsahu měděné trubice se tak zcela vyhnete.

\ begin { align} \ ce {2 Cu + O2 & = 2 CuO}, \\ \ ce {2 NH3 + 3 CuO & = N2 + 3 H2O} \ end {align}

Plyn by měl být promyt kyselinou sírovou (1: 4), aby neobsahoval přebytek amoniaku, a vysušit silnou kyselinou sírovou. Použití zředěné kyseliny k jejímu uvolnění z amoniaku má zabránit nebezpečí velkého zvýšení teploty, pokud by došlo k velkému přebytku amoniaku.

Metoda získávání dusíku prostřednictvím tepelného rozkladu $ \ ce {NH4NO2} $ je kritizováno jako poměrně nepohodlné, které může potenciálně vést k výbuchu.

Malá množství dusíku lze připravit opatrným zahříváním roztoku dusitanu amonného (dusitanu sodného a chloridu amonného v molekulárních poměrech). […] Metoda se nedoporučuje, protože je obtížné ji ovládat, a dusík je obecně kontaminován oxidy dusíku, zvláště když je akce prudká.

Místo toho lze jako poněkud bezpečnější alternativu použít „vulcano demo“ ( tepelný rozklad dichromanu amonného ):

$$ \ ce {( NH4) 2Cr2O7 – > [\ pu {170 .. 190 ^ \ circ C}] Cr2O3 + N2 ^ + 4 H2O ^} \ tag {2} $$

V dnešní době poskytují různé zdroje mírně odlišné techniky pro typ reakce (1). Další oxidy kovů, jako $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, jejich binární a ternární směsi na substrátech podporovaných oxidem křemičitým a oxidem hlinitým dopovaných vzácnými zeminami ( většinou) jsou schopné selektivní katalytické oxidace při nižších teplotách [2, 3].

Odkazy

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. Učebnice praktické chemie; J. & A. Churchill, 1921. ( Knihy Google ).
2. Li, Y .; Armor, JN Applied Catalysis B: Environmental 1997 , 13 (2), 131–139 DOI : 10.1016 / S0926-3373 (96) 00098-7 .
3. Gang, L .; van Grondelle, J .; Anderson, B. G .; van Santen, RA Journal of Catalysis 1999 , 186 (1), 100–109 DOI: 10.1006 / jcat.1999.2524 .

Existuje jeden neuvěřitelný jednoduchý, levný a snadný způsob, jak vyrobit plynný dusík s čistotou téměř 99 procent pokud jej nepotřebujete stlačený. Tuto metodu jsem použil ve svých chemických pokusech, když jsem potřeboval jen malé množství dusíku nebo když potřebuji provádět reakce za nepřítomnosti reaktivního kyslíku.

Jednoduše koupit ohřívače rukou od společnosti Walmart nebo z mnoha jiných zdrojů. Použijte těžký velký uzavíratelný sáček a naplňte jej co nejlépe běžným nekontaminovaným vzduchem. Umístěte ohřívač rukou tam a absorbuje téměř veškerý kyslík, takže vám zůstane asi 1% “ všech ostatních plynů „, které jsou přirozeně v atmosféře. Osobně přilepím vzduchotěsnou malou gumovou hadičku (hadici od bubnů v akváriu, která se také nachází ve Walmartu nebo v jakémkoli obchodě se zvířaty), a poté ji uzavřu malou, ale silnou pružinovou svorkou (i když to bude způsobeno jinými svorkami). Zjistil jsem, že ohřívač rukou může vyschnout, než ztratí schopnost absorbovat O2, a tak jsem jeden konec rozřízl, utěsnil svorkami na prádlo (jen aby se obsah nevysypal a nezpůsobil nepořádek) a NESMĚRNĚ jej nastříkal a pak s mlhou z zbloudilé láhve. Pokud si však neděláte starosti s uhlíkem, železným práškem a stolní solí obsaženou v těchto balíčcích (vše velmi neškodné), můžete balíček rozříznout a jednoduše jej vyslat na dno sáčku a jednou za čas nastříkejte, jak je popsáno výše. Byli byste překvapeni, jak dlouho vydrží a kolik pytlů plných dusíku získáte z jediného ohřívacího balíčku jedné ruky. Pokud se neobáváte přidání přebytečného tepla do vašeho O2 očištěného experiment, stačí vložit ruční ohřívač do tašky obsahující přiloženou kádinku. V opačném případě můžete vypustit vzduch z jiného vaku, nádoby vložením hadice a stisknutím vaku naplněného dusíkem.

Komentáře

• Jak oni pracují? Jak vidím, pálí uhlí. Výsledkem tedy nebude ‚ dusík, ale směs $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $.
• (+1) Toto je pěkný příklad myšlení mimo krabici! Hned po zveřejnění to zkusím a hlasuji. Děkujeme!

Podle Wikipedie můžete vytvářet čistý dusík zahříváním azidů kovů, které uvolňují dusík a kov. Azid sodný není opravdu drahý .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Jak však můžete očekávat, nemusí to být velmi bezpečná reakce jako první reakce, která mě napadla když jste žádali o reakci s velkým výtěžkem plynného dusíku, je to TNT, i když to by neposkytlo čistý výtěžek, jak jste požadovali. Azidy jsou také výbušné. Azid sodný se používá v airbagech automobilu a v únikových šmýkadlech letadel , kde se k dosažení těchto bezpečnostních prvků používá tato přesná reakce. Vytvořený kovový sodík se potom dále reaguje na méně nebezpečné sloučeniny sodíku.

Komentáře

• Může se jednat o extrémně prudkou reakci rozkladu. Je to ‚ reakce, která okamžitě generuje dostatek plynu k naplnění airbagu …
• Prosím, nepoužívejte to. Azid sodný je nejen výbušný, ale ‚ velmi toxický.
• I když jsou reakce a reaktant poměrně nepříjemné, jedná se o jednu z metod, které produkují nejčistší dusík v laboratorním měřítku.
• It ‚ s také zajímavé, že Brauer ‚ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie doporučuje tuto metodu výhradně pro výrobu dusíku v laboratoři.

K výrobě dusíku můžete použít dusičnan draselný a kyselinu chlorovodíkovou. a zinek. Generoval by dusík a vedlejšími produkty by byly chlorid zinečnatý, chlorid amonný a chlorid draselný. Dusík by byl smíchán s některými parami HCl, které byste mohli odstranit probubláváním vodou.

Spalování oxidu dusného může také produkovat dusík.