Existe-t-il un moyen simple et peu coûteux de générer de lazote gazeux?

Par Wikipedia, nous avons cette méthode de laboratoire:

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

Aussi par Wikipedia, cette méthode génère de petites quantités dimpuretés de $ \ ce {NO} $ et $ \ ce {HNO3} $ , qui peuvent être éliminés en faire passer le gaz à travers le dichromate de potassium $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ dissous dans lacide sulfurique $ \ ce {(H2SO4) } $

Le chlorure dammonium et le nitrite de sodium sont des produits chimiques raisonnablement disponibles, et les autres produits (sel de table et eau) sont indéniablement sûrs. Lacide sulfurique peut être un peu plus difficile à obtenir selon lendroit où vous vivez, et le bichromate de potassium sera le plus difficile étant donné que lutilisation du chrome hexavalent est déconseillée (et vous devriez rechercher des procédures pour réduire le $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ à $ \ ce {Cr2O3} $ ). Mais sinon, cela semble être la meilleure approche.

Vous pouvez essayer un processus simple en deux étapes. Prenez de lair, brûlez-y des matériaux riches en carbone jusquà ce quil ny ait plus de brûlure. Faites ensuite passer le gaz restant dans une solution alcaline pour éliminer le dioxyde de carbone. Le gaz restant sera à plus de 95% dazote.

Et vous obtenez cela sans produits chimiques coûteux.

Commentaires

• approche intelligente. Je suppose que vous pouvez augmenter la pureté en sélectionnant le bon matériau à brûler et en contrôlant la température. Pour $ CO $ qui pourrait en résulter, existe-t-il dautres méthodes de filtrage peu coûteuses qui pourraient le supprimer?
• @docscience Il existe de nombreuses méthodes industrielles (par exemple, passer le gaz sur de loxyde de cuivre) et de nombreuses méthodes physiques (si le la concentration est faible, le charbon actif fonctionnera).
• Que diriez-vous dutiliser un capteur dO2, en fonction du volume du réservoir, vous pourriez également obtenir principalement de lazote; ajoutez également un récupérateur de CO2 pour plus deffet. Je fais ça à la maison et ça marche pour moi.

Encore une méthode classique pour $ \ ce {N2} $ préparation en laboratoire qui na pas encore été mentionnée est la déshydrogénation oxydative de lammoniac en azote, généralement à laide doxydes de métaux de transition, par exemple:

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

La réaction avec loxyde de cuivre (II) est considérée comme canonique et est souvent répertoriée dans les manuels et manuels de laboratoire, par exemple A Text-book of Practical Chemistry [1, p. 6] from 1921 décrit ce processus comme suit:

Lazote est obtenu en faisant passer lair dabord à travers 880 ammoniac puis sur des copeaux de cuivre chauffés au rouge. Loxygène de lair est absorbé par le le cuivre et loxyde de cuivre qui en résulte sont aussitôt réduits en cuivre par lammoniac. Les renouvellements fréquents du contenu du tube de cuivre sont ainsi totalement évités.

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

Le gaz doit être lavé avec de lacide sulfurique (1: 4) pour le débarrasser de lexcès dammoniac, et séché avec de lacide sulfurique fort. Lutilisation dacide dilué pour le débarrasser de lammoniac permet déviter le risque dune forte élévation de température en cas de survenue dun excès important dammoniac.

Méthode lobtention dazote via la décomposition thermique de $ \ ce {NH4NO2} $ est critiquée comme étant plutôt gênante et pouvant potentiellement provoquer une explosion.

De petites quantités dazote peuvent être préparées en chauffant soigneusement une solution de nitrite dammonium (nitrite de sodium et chlorure dammonium en proportions moléculaires). […] La méthode nest pas recommandée car elle est difficile à contrôler, et lazote est généralement contaminé par des oxydes dazote, surtout lorsque laction devient violente.

Au lieu de cela, on peut utiliser « volcano demo » ( décomposition thermique du dichromate dammonium ) comme alternative un peu plus sûre:

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

De nos jours, diverses sources fournissent des techniques légèrement différentes pour le type de réaction (1). Dautres oxydes métalliques tels que $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, leurs mélanges binaires et ternaires sur substrats supportés en silice et alumine dopés aux terres rares (Y, pour la plupart) sont capables doxydation catalytique sélective à des températures plus basses [2, 3].

Références

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. A Text-Book of Practical Chemistry; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Livres ).
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 .

Il existe un moyen incroyable, simple, bon marché et facile de produire de lazote gazeux avec une pureté de près de 99% si vous nen avez pas besoin. Jai utilisé cette méthode dans mes expériences de chimie lorsque je navais besoin que de petites quantités dazote ou lorsque jai besoin de faire des réactions en labsence doxygène réactif.

Achetez simplement chauffe-mains de Walmart ou de nombreuses autres sources. Utilisez un grand sac refermable robuste et remplissez-le du mieux possible avec de lair ordinaire non contaminé. Déposez le chauffe-mains dedans et il absorbera presque tout loxygène, vous laissant environ 1 pour cent  » tous les autres gaz  » qui sont naturellement dans latmosphère. Personnellement, je colle un petit tube en caoutchouc hermétique (un tuyau de barboteurs daquarium, également trouvé chez Walmart ou dans nimporte quelle animalerie), puis je le serre avec une pince à ressort petite mais solide (bien que dautres pinces le soient). Jai trouvé que le chauffe-mains peut sécher avant quil ne perde sa capacité à absorber lO2, alors jai coupé une extrémité, je lai scellé avec des pinces à linge (juste pour empêcher le contenu de se répandre, faisant des dégâts) et le vaporise LÉGÈREMENT maintenant puis avec le brouillard dune bouteille égarée. Cependant, si vous nêtes pas inquiet du carbone, de la poudre de fer et du sel de table contenus dans ces paquets (tous très inoffensifs), vous pouvez ouvrir le paquet et le vider simplement dans le fond du sac et vaporisez de temps en temps comme décrit ci-dessus. Vous seriez surpris de savoir combien de temps ils durent et combien de sacs remplis dazote vous pouvez obtenir à partir dun seul sachet chauffe-main. Si vous nêtes pas inquiet dajouter un excès de chaleur à votre O2 purgé expérience, il suffit de mettre le chauffe-mains dans le sac contenant le bécher inclus. Sinon, vous pouvez purger lair dun autre sac, récipient en insérant le tuyau et en pressant le sac rempli dazote.

Commentaires

• Comment faire ils travaillent? Comme je peux le voir, ils brûlent du charbon de bois. Donc, le résultat a gagné ‘ t être azote, mais un mélange $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $.
• (+1) Ceci est un bel exemple de sortir des sentiers battus! Je vais lessayer et voter juste après que cela soit affiché. Merci!

Daprès Wikipédia vous pouvez générer de lazote pur en chauffant des azotures métalliques, qui dégagent de lazote et du métal. Lazoture de sodium nest pas vraiment cher .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Cependant, comme vous pouvez vous y attendre, ce nest peut-être pas une réaction très sûre car la première réaction qui mest venue à lesprit lorsque vous avez demandé une réaction avec un grand rendement en azote gazeux, cest celle du TNT, bien que cela ne donnerait pas un rendement pur comme vous lavez demandé. Les azides sont également explosifs. Lazoture de sodium est utilisé dans les coussins gonflables de voiture et les goulottes dévacuation davion où cette réaction exacte est utilisée pour gonfler rapidement ces dispositifs de sécurité. Le sodium métallique formé est ensuite davantage mis à réagir en composés de sodium moins dangereux.

Commentaires

• Cela peut être une réaction de décomposition extrêmement violente. Cest ‘ la réaction qui génère suffisamment de gaz en un instant pour remplir un coussin gonflable …
• Personne ne lutilise. Lazide de sodium est non seulement explosif, mais il est ‘ très toxique.
• Même si la réaction et le réactif sont plutôt désagréables, cest lune des méthodes qui produisent lazote le plus pur à léchelle du laboratoire.
• It ‘ est également intéressant que Brauer ‘ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie recommande cette méthode exclusivement pour la génération dazote en laboratoire.

Pour générer de lazote, vous pouvez mélanger du nitrate de potassium et de lacide chlorhydrique et le zinc. Il générerait de lazote et les sous-produits seront du chlorure de zinc, du chlorure dammonium et du chlorure de potassium. Lazote serait mélangé à des vapeurs de HCl, que vous pourriez éliminer en le faisant barboter dans leau.

La combustion du monoxyde de diazote peut également produire de lazote.