Onko typpikaasun tuottamiseksi yksinkertainen ja edullinen tapa?

Wikipedian mukaan meillä on tämä laboratoriomenetelmä:

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

Myös Wikipedian mukaan tämä menetelmä tuottaa pieniä määriä epäpuhtauksia $ \ ce {NO} $ ja $ \ ce {HNO3} $ , jotka voidaan poistaa kaasun kuljettaminen kaliumdikromaatin läpi $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ rikkihappoon liuotettuna $ \ ce {(H2SO4) } $

Sekä ammoniumkloridi että natriumnitriitti ovat kohtuudella saatavilla olevia kemikaaleja, ja muut tuotteet (pöytäsuola ja vesi) ovat kiistatta turvallisia. Rikkihapon hankkiminen saattaa olla hieman vaikeampi asuinpaikkasi mukaan, ja kaliumdikromaatti on vaikein, kun otetaan huomioon, että kuusiarvoisen kromin käyttöä ei suositella (ja sinun tulisi tutkia menettelytapoja vähentämiseksi $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ – $ \ ce {Cr2O3} $ ). Mutta muuten tämä näyttää parhaalta lähestymistavalta.

Voit kokeilla yksinkertaista kaksivaiheista prosessia. Ota vähän ilmaa, polta siinä hiiltä sisältävää materiaalia, kunnes palamista ei enää tapahdu. Vie sitten jäljellä oleva kaasu emäksisen liuoksen läpi hiilidioksidin poistamiseksi. Jäljellä oleva kaasu on yli 95% typpeä.

Ja saat tämän ilman kalliita kemikaaleja.

Kommentit

• älykäs lähestymistapa. Oletan, että voit lisätä puhtautta valitsemalla oikean materiaalin palamista varten ja säätämällä lämpötilaa. Saattaako se johtua $ CO $: sta, onko olemassa muita halpoja suodatusmenetelmiä, jotka voisivat poistaa sen?
• @docscience On olemassa monia teollisia menetelmiä (esim. Kaasun kuljettaminen kuparioksidilla) ja monia fyysisiä menetelmiä pitoisuus on pieni, aktiivihiili toimii).
• Entä O2-puhdistusaineen käyttö, säiliön tilavuudesta riippuen saatat myös enimmäkseen typpeä; Lisää myös CO2-puhdistusaine lisää vaikutusta. Teen tämän kotona ja se toimii minulle.

Vielä yksi klassinen menetelmä mallille $ \ ce {N2} $ valmistelu laboratoriossa, jota ei ole vielä mainittu, on ammoniakin hapettava dehydraus typeksi, tyypillisesti siirtymämetallioksidien avulla, esimerkiksi:

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

Reaktiota kupari (II) oksidin kanssa pidetään kanonisena ja se on usein lueteltu oppikirjoissa ja laboratorion käsikirjoissa, esimerkiksi käytännön kemian oppikirja [1, s. 6] vuodelta 1921 kuvaa tätä prosessia seuraa:

Typpi saadaan johtamalla ilma ensin · 880 ammoniakin läpi ja sitten punakuumien kuparikierrosten läpi. Ilman happi imeytyy Kupari ja tuloksena oleva kuparioksidi pelkistetään kerralla takaisin kupariksi ammoniakin avulla. Kupariputken sisällön toistuvat uusimiset vältetään siten kokonaan.

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

Kaasu on pestävä rikkihapolla (1: 4) ammoniakin ylittymättömäksi ja kuivattava voimakkaalla rikkihapolla. Laimennetun hapon käyttö sen vapauttamiseksi ammoniakista on välttää suuren lämpötilan nousun vaara, jos ammoniakkia tulee liikaa.

Menetelmä typen saamiseksi kautta $ \ ce {NH4NO2} $ lämpöhajoamista kritisoidaan melko hankalaksi, mikä saattaa johtaa räjähdykseen.

Pieniä määriä typpeä voidaan valmistaa lämmittämällä varovasti ammoniumnitriittiliuosta (natriumnitriitti ja ammoniumkloridi molekyylisuhteissa). […] Menetelmää ei suositella, koska sitä on vaikea hallita, ja typpi on yleensä kontaminoitunut typen oksideilla, varsinkin kun toiminta muuttuu väkivaltaiseksi.

Sen sijaan voidaan käyttää ”tulivuoridemoa” ( ammoniumdikromaatin terminen hajoaminen ) jonkin verran turvallisempana vaihtoehtona:

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

Nykyään eri lähteet tarjoavat hieman poikkeavia tekniikoita reaktiotyypille (1). Muut metallioksidit, kuten $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, niiden binaariset ja ternääriset seokset piidioksidilla ja alumiinioksidilla tuetuilla substraateilla, jotka on seostettu harvinaisilla maametalleilla useimmiten) pystyvät selektiiviseen katalyyttiseen hapettumiseen alemmissa lämpötiloissa [2, 3].

Viitteet

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

On yksi uskomattoman yksinkertainen, halpa ja helppo tapa valmistaa typpikaasua lähes 99 prosentin puhtaudella jos et tarvitse sitä pakattuna. Olen käyttänyt tätä menetelmää kemiakokeissani, kun tarvitsin vain vaatimattomia määriä typpeä tai kun minun on tehtävä reaktioita ilman reaktiivista happea.

Osta yksinkertaisesti käsienlämmittimet Walmartista tai monista muista lähteistä. Käytä raskasta, suurta uudelleen suljettavaa pussia ja täytä se parhaalla mahdollisella tavalla tavallisella, saastumattomalla ilmalla. Pudota kädenlämmitin sinne ja se imee melkein kaiken hapen, jolloin sinulle jää noin 1 prosentti ” kaikki muut luonnollisesti esiintyvät kaasut ” ilmakehässä. Henkilökohtaisesti liimat ilmatiiviin pienen kumiputken (akvaariokuplien letku, löytyy myös Walmartista tai muusta lemmikkikaupasta) ja kiinnitän sen sitten pienellä mutta vahvalla jousipuristimella (vaikka muut puristimet tulevat). Olen havainnut, että kädenlämmitin voi kuivua, ennen kuin se menettää kykynsä imeä O2: ta, joten leikkain toisen pään auki, sinetöin sen pyykkipuristimilla (vain pitämään sisällön valumista, aiheuttamasta sotkua) ja suihkuttamaan sitä kevyesti ja sitten sumulla harhautuvasta pullosta. Jos kuitenkin et ole huolissasi näiden pakettien sisältämästä hiilestä, rautajauheesta ja pöytäsuolasta (kaikki hyvin vaarattomia), voit leikata paketin auki ja pudottaa sen vain pussin pohjaan. ja suihkuta yllä kuvatulla tavalla silloin tällöin. Olisit yllättynyt, kuinka kauan ne kestävät ja kuinka monta pussia typpeä saat yhden käden lämpimämmästä paketista. Jos et ole huolissasi ylimääräisen lämmön lisäämisestä puhdistettuun O2: een kokeile, laita vain käsivarsi laukkuun, joka sisältää mukana olevan dekantterilasin. Muussa tapauksessa voit puhdistaa ilman toisesta pussista, astiasta asettamalla letku paikalleen ja puristamalla typellä täytettyä pussia.

Kommentit

• Kuinka he työskentelevät? Kuten näen, he polttavat hiiltä. Joten tulos ’ ei ole typpeä, mutta $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ -seos.
• (+1) Tämä on hieno esimerkki ajattelusta laatikon ulkopuolella! Aion kokeilla sitä ja äänestää heti, kun tämä on lähetetty. Kiitos!

Wikipedian mukaan voit tuottaa puhdasta typpeä kuumentamalla metalliatsideja, jotka tuottavat typpeä ja metallia. Natriumatsidi ei todellakaan ole kallis .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Kuten kuitenkin saatat odottaa, tämä ei ehkä ole kovin turvallinen reaktio, koska ensimmäinen mielestäni tullut reaktio kun pyysit reaktiota suurella typpikaasusaannolla, on TNT: n, vaikka se ei antaisi puhdasta saantoa, kuten olet vaatinut. Azidit ovat myös räjähtäviä. Natriumatsidia käytetään auton turvatyynyissä ja lentokoneiden poistoputkissa , joissa tätä tarkkaa reaktiota käytetään näiden turvallisuusominaisuuksien nopeaan täyttämiseen. Muodostunut metallinen natrium saatetaan sitten reagoimaan vähemmän vaarallisten natriumyhdisteiden kanssa.

kommentit

• Tämä voi olla erittäin väkivaltainen hajoamisreaktio. Se ’ on reaktio, joka tuottaa tarpeeksi kaasua hetkessä turvatyynyn täyttämiseen …
• Kukaan ei käytä tätä. Natriumatsidi ei ole pelkästään räjähtävä, se ’ on erittäin myrkyllistä.
• Vaikka reaktio ja reagenssi ovatkin melko epämiellyttäviä, tämä on yksi menetelmistä, jotka tuottavat puhtainta typpeä laboratorion mittakaavassa.
• Se ’ s mielenkiintoista on myös se, että Brauer ’ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie suosittelee tätä menetelmää yksinomaan typen muodostamiseksi laboratoriossa.

Typen tuottamiseksi voit sekoittaa kaliumnitraattia, suolahappoa. ja sinkki. Se tuottaisi typpeä ja sivutuotteita ovat sinkkikloridi, ammoniumkloridi ja kaliumkloridi. Typpi sekoitettaisiin joidenkin HCl-höyryjen kanssa, jotka voit poistaa kuplittamalla sitä vedessä.

Dityppimonoksidin palaminen voi myös tuottaa typpeä.