Er der en enkel og billig måde at generere kvælstofgas på?

I henhold til Wikipedia har vi denne laboratoriemetode:

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

Også per Wikipedia genererer denne metode små mængder urenheder af $ \ ce {NO} $ og $ \ ce {HNO3} $ , som kan elimineres ved passerer gassen gennem kaliumdichromat $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ opløst i svovlsyre $ \ ce {(H2SO4) } $

Både ammoniumchlorid og natriumnitrit er rimeligt tilgængelige kemikalier, og de andre produkter (bordsalt og vand) er utvivlsomt sikre. Svovlsyre kan være lidt hårdere at få, afhængigt af hvor du bor, og kaliumdichromat vil være det sværeste, da brugen af hexavalent krom frarådes (og du bør undersøge procedurer for at reducere $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ til $ \ ce {Cr2O3} $ ). Men ellers ser det ud som den bedste tilgang.

Du kan prøve en simpel totrins proces. Tag lidt luft, brænd noget kulstofrigt materiale i det, indtil der ikke opstår yderligere forbrænding. Før derefter den resterende gas gennem en alkalisk opløsning for at fjerne kuldioxid. Den resterende gas vil være mere end 95% kvælstof.

Og du får dette uden dyre kemikalier.

Kommentarer

• smart tilgang. Jeg formoder, at du kunne øge renheden ved at vælge det rigtige materiale til at brænde og kontrollere temperaturen. For $ CO $, der kan resultere, er der andre billige filtreringsmetoder, der kan fjerne det?
• @docscience Der er mange industrielle metoder (f.eks. At føre gassen over kobberoxid) og mange fysiske metoder (hvis koncentrationen er lille, aktiveret kul vil fungere).
• Hvad med at bruge en O2-fjernelse, afhængigt af tankvolumenet, kan du også få mest kvælstof; tilføj også en co2-scavenger for mere effekt. Jeg gør det derhjemme, og det fungerer for mig.

Endnu en klassisk metode til $ \ ce {N2} $ -præparation i laboratoriet, der endnu ikke er nævnt, er oxidativ dehydrogenering af ammoniak til nitrogen, typisk ved hjælp af overgangsmetaloxider, fx:

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

Reaktion med kobber (II) oxid betragtes som kanonisk og er ofte opført i lærebøger og labmanualer, for eksempel En tekstbog om praktisk kemi [1, s. 6] fra 1921 beskriver denne proces som følger:

Kvælstof opnås ved først at føre luft gennem · 880 ammoniak og derefter over rødglødende kobberdrejninger. Luftens ilt absorberes af kobber og det resulterende kobberoxid reduceres straks tilbage til kobber af ammoniak. De hyppige fornyelser af indholdet af kobberrøret undgås således fuldstændigt.

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

Gassen skal vaskes med svovlsyre (1: 4) for at være fri for overskydende ammoniak og tørres med stærk svovlsyre. Brug af fortyndet syre for at frigøre den fra ammoniak er at undgå faren for en stor temperaturstigning, hvis et stort overskud af ammoniak kommer over.

Metode for at opnå kvælstof via termisk nedbrydning af $ \ ce {NH4NO2} $ kritiseres som en ret ubelejlig, der potentielt kan resultere i en eksplosion.

Små mængder kvælstof kan fremstilles ved forsigtigt at opvarme en opløsning af ammoniumnitrit (natriumnitrit og ammoniumchlorid i molekylære forhold). […] Metoden anbefales ikke, da den er vanskelig at kontrollere, og kvælstof er generelt forurenet med kvælstofoxider, især når handlingen bliver voldsom.

I stedet kan man bruge “vulkandemo” ( termisk nedbrydning af ammoniumdichromat ) som noget mere sikkert alternativ:

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

I disse dage indeholder forskellige kilder let afvigende teknikker til reaktionstype (1). Andre metaloxider såsom $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, deres binære og ternære blandinger på silica- og aluminiumoxidunderstøttede substrater doteret med sjældne jordarter (Y, for det meste) er i stand til selektiv katalytisk oxidation ved lavere temperaturer [2, 3].

Referencer

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. A Text-Book of Practical Chemistry; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Books ).
2. Li, Y .; Rustning, JN Anvendt katalyse B: Miljø 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 .

Der er en utrolig enkel, billig og nem måde at fremstille kvælstofgas med næsten 99 procent renhed hvis du ikke har brug for det komprimeret. Jeg har brugt denne metode i mine kemiske eksperimenter, når jeg bare havde brug for beskedne mængder kvælstof, eller når jeg har brug for at udføre reaktioner i fravær af reaktivt ilt.

Køb bare håndvarmere fra Walmart eller mange andre kilder. Brug en kraftig, stor genlukkelig pose og fyld den så godt du kan med regelmæssig, forurenet luft. Slip håndvarmeren derinde, og den absorberer næsten al ilt, hvilket giver dig ca. 1 procent ” alle andre gasser “, der er naturligt i atmosfæren. Personligt limer jeg et lufttæt lille gummirør (en slange fra akvariumbobblere, der også findes på Walmart eller en hvilken som helst dyrebutik), og klemmer det derefter med en lille, men stærk fjederklemme (selvom andre klemmer skal betales). Jeg har fundet, at håndvarmeren kan tørre ud, før den mister sin evne til at absorbere O2, så jeg skar den ene ende op, forsegler den med vasketøjsklemmer (bare for at forhindre, at indholdet spildes, hvilket gør noget rod) og sprøjter det let nu og derefter med tåge fra en vildflaske. Men hvis du ikke er bekymret for kulstof, jernpulver og bordsalt indeholdt i disse pakker (alt sammen uskadeligt), kan du skære pakken op og bare dumpe den i bunden af posen , og spray som beskrevet ovenfor en gang imellem. Du ville være overraskende, hvor længe de holder, og hvor mange poser fyldt med kvælstof, du kan få fra kun en hånd varmere pakke. Hvis du ikke er bekymret for at tilføje overskydende varme til din O2 renset eksperiment, læg bare håndvarmeren i posen med det medfølgende bægerglas. Ellers kan du rense luft ud af en anden pose, beholder ved at indsætte slangen og klemme den kvælstoffyldte pose.

Kommentarer

• Hvordan gør de arbejder? Som jeg kan se, brænder de trækul. Så resultatet vil ‘ ikke være kvælstof, men en $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ mix.
• (+1) Dette er et godt eksempel på at tænke uden for boksen! Jeg vil prøve det og afstemme lige efter dette er sendt. Tak!

Ifølge Wikipedia du kan generere rent kvælstof ved opvarmning af metalazider, som afgiver kvælstof og metallet. Natriumazid er ikke rigtig dyrt .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Men som du måske forventer, er dette måske ikke en særlig sikker reaktion som den første reaktion, der kom til mig når du bad om en reaktion med stort udbytte af nitrogengas er den af TNT, selvom det ikke ville give et rent udbytte, som du har krævet. Azider er også eksplosive. Natriumazid bruges i bilairbag- og flyudkastskakt , hvor denne nøjagtige reaktion bruges til hurtigt at puste disse sikkerhedsfunktioner op. Det dannede metalliske natrium omsættes derefter yderligere til mindre farlige natriumforbindelser.

Kommentarer

• Dette kan være en ekstremt voldsom nedbrydningsreaktion. Det ‘ er reaktionen, der genererer nok gas på et øjeblik til at fylde en airbag …
• Brug ingen dette. Ikke alene er natriumazid eksplosivt, det ‘ er meget giftigt.
• Selvom reaktionen og reaktanten er ret ubehagelige, er dette en af metoderne, der producerer reneste kvælstof i laboratorieskala.
• Det ‘ er også interessant, at Brauer ‘ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie anbefaler denne metode udelukkende til kvælstofgenerering i laboratoriet.

For at generere kvælstof kan du blande kaliumnitrat, saltsyre og zink. Det ville generere kvælstof, og biprodukterne vil være zinkchlorid, ammoniumchlorid og kaliumchlorid. Kvælstoffet blandes med nogle HCI-dampe, som du kan fjerne ved at boble det i vand.

Forbrændingen af dinitrogenmonoxid kan også producere kvælstof.