Gibt es eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, Stickstoffgas zu erzeugen?

Per Wikipedia haben wir diese Labormethode:

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

Auch nach Wikipedia erzeugt diese Methode geringe Mengen an Verunreinigungen von $ \ ce {NO} $ und $ \ ce {HNO3} $ , die durch beseitigt werden können Durchleiten des Gases durch Kaliumdichromat $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ gelöst in Schwefelsäure $ \ ce {(H2SO4) } $

Sowohl Ammoniumchlorid als auch Natriumnitrit sind vernünftigerweise verfügbare Chemikalien, und die anderen Produkte (Speisesalz und Wasser) sind unbestreitbar sicher. Schwefelsäure kann je nach Wohnort etwas schwieriger zu bekommen sein, und Kaliumdichromat ist am schwierigsten, da von der Verwendung von sechswertigem Chrom abgeraten wird (und Sie sollten nach Verfahren suchen, um den zu reduzieren $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ bis $ \ ce {Cr2O3} $ ). Ansonsten scheint dies der beste Ansatz zu sein.

Sie können einen einfachen zweistufigen Prozess ausprobieren. Nehmen Sie etwas Luft und verbrennen Sie kohlenstoffreiches Material, bis keine weitere Verbrennung mehr erfolgt. Führen Sie dann das verbleibende Gas durch eine alkalische Lösung, um das Kohlendioxid zu entfernen. Das verbleibende Gas besteht zu mehr als 95% aus Stickstoff.

Und Sie erhalten dies ohne teure Chemikalien.

Kommentare

• kluger Ansatz. Ich nehme an, Sie könnten die Reinheit erhöhen, indem Sie das richtige Material zum Verbrennen auswählen und die Temperatur steuern. Gibt es für $ CO $, die sich daraus ergeben könnten, andere kostengünstige Filtermethoden, die es entfernen könnten?
• @docscience Es gibt viele industrielle Methoden (z. B. das Gas über Kupferoxid leiten) und viele physikalische Methoden (falls die Konzentration ist gering, Aktivkohle funktioniert).
• Wie wäre es mit einem O2-Scavenger, abhängig vom Tankvolumen könnte man auch meistens Stickstoff bekommen; Fügen Sie auch einen CO2-Scavenger hinzu, um mehr Wirkung zu erzielen. Ich mache das zu Hause und es funktioniert für mich.

Eine weitere klassische Methode für $ \ ce Die bisher nicht erwähnte {N2} $ -Vorbereitung im Labor ist die oxidative Dehydrierung von Ammoniak zu Stickstoff, typischerweise mit Hilfe von Übergangsmetalloxiden, z. B.:

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

Die Reaktion mit Kupfer (II) -oxid wird als kanonisch angesehen und häufig in Lehrbüchern und Laborhandbüchern aufgeführt, z. B. Ein Lehrbuch der praktischen Chemie [1, S. 6] aus dem Jahr 1921 beschreibt diesen Prozess als Es folgt:

Stickstoff wird gewonnen, indem Luft zuerst durch 880 Ammoniak und dann über glühende Kupferspäne geleitet wird. Der Luftsauerstoff wird von der Luft absorbiert Kupfer und das resultierende Kupferoxid werden durch das Ammoniak sofort wieder zu Kupfer reduziert. Die häufigen Erneuerungen des Inhalts des Kupferrohrs werden somit vollständig vermieden.

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

Das Gas sollte mit Schwefelsäure (1: 4) gewaschen werden, um keinen Ammoniaküberschuss zu verursachen, und mit starker Schwefelsäure getrocknet werden. Die Verwendung von verdünnter Säure zur Befreiung von Ammoniak dient dazu, die Gefahr eines starken Temperaturanstiegs zu vermeiden, falls ein großer Überschuss an Ammoniak auftritt.

Methode Das Erhalten von Stickstoff durch thermische Zersetzung von $ \ ce {NH4NO2} $ wird als ziemlich unpraktisch kritisiert, was möglicherweise zu einer Explosion führen kann.

Kleine Mengen Stickstoff können durch vorsichtiges Erhitzen einer Lösung von Ammoniumnitrit (Natriumnitrit und Ammoniumchlorid in molekularen Anteilen) hergestellt werden. […] Die Methode wird nicht empfohlen, da sie schwer zu kontrollieren ist und der Stickstoff im Allgemeinen mit Stickoxiden kontaminiert ist, insbesondere wenn die Wirkung heftig wird.

Stattdessen kann man „Volcano Demo“ ( thermische Zersetzung von Ammoniumdichromat ) als etwas sicherere Alternative verwenden:

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

Heutzutage bieten verschiedene Quellen leicht abweichende Techniken für den Reaktionstyp (1). Andere Metalloxide wie $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, deren binäre und ternäre Gemische auf mit Seltenen Erden dotierten Substraten auf Siliciumdioxid- und Aluminiumoxid-Träger (Y, meistens) sind zur selektiven katalytischen Oxidation bei niedrigeren Temperaturen fähig [2, 3].

Referenzen

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. Ein Lehrbuch der praktischen Chemie; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Books ).
2. Li, Y.; Armor, JN Angewandte Katalyse B: Umwelt 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 .

Es gibt eine unglaublich einfache, billige und einfache Möglichkeit, Stickstoffgas mit einer Reinheit von nahezu 99 Prozent herzustellen Wenn Sie es nicht komprimieren müssen. Ich habe diese Methode in meinen Chemieexperimenten verwendet, als ich nur bescheidene Mengen Stickstoff benötigte oder wenn ich Reaktionen ohne reaktiven Sauerstoff durchführen muss.

Kaufen Sie einfach Handwärmer von Walmart oder vielen anderen Quellen. Verwenden Sie einen großen, wiederverschließbaren Hochleistungsbeutel und füllen Sie ihn so gut wie möglich mit normaler, nicht kontaminierter Luft. Wenn Sie den Handwärmer dort hineinlassen, nimmt er fast den gesamten Sauerstoff auf, sodass Sie ungefähr 1 Prozent “ aller anderen Gase “ erhalten, die natürlich sind in der Atmosphäre. Persönlich klebe ich einen luftdichten kleinen Gummischlauch (einen Schlauch aus Aquarienblasen, der auch bei Walmart oder einer anderen Zoohandlung erhältlich ist) und klemme ihn dann mit einer kleinen, aber starken Federklemme zu (obwohl andere Klemmen fällig sind). Ich habe festgestellt, dass der Handwärmer austrocknen kann, bevor er seine Fähigkeit zur Aufnahme von O2 verliert. Deshalb schneide ich ein Ende auf, versiegele es mit Wäscheklemmen (nur um zu verhindern, dass der Inhalt herausläuft und Unordnung verursacht) und sprühe es jetzt LEICHT und dann mit Nebel aus einer streunenden Flasche. Wenn Sie sich jedoch keine Sorgen über den in diesen Paketen enthaltenen Kohlenstoff, das Eisenpulver und das Speisesalz machen (alles sehr harmlos), können Sie das Paket aufschneiden und es einfach in den Boden des Beutels werfen und sprühen Sie ab und zu wie oben beschrieben. Sie werden überrascht sein, wie lange sie halten und wie viele Beutel mit Stickstoff Sie mit nur einer Handwärmerpackung erhalten können. Wenn Sie sich keine Sorgen machen, Ihrem gespülten O2 überschüssige Wärme hinzuzufügen Experimentieren Sie, legen Sie den Handwärmer einfach in den Beutel mit dem beiliegenden Becher. Andernfalls können Sie Luft aus einem anderen Beutel und Gefäß spülen, indem Sie den Schlauch einführen und den mit Stickstoff gefüllten Beutel zusammendrücken.

Kommentare

• Vorgehensweise Sie arbeiten? Wie ich sehen kann, verbrennen sie Holzkohle. Das Ergebnis wird also nicht ‚ sein, sondern ein $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ -Mix.
• (+1) Dies ist ein schönes Beispiel für ein Denken über den Tellerrand hinaus! Ich werde es versuchen und gleich abstimmen, nachdem dies veröffentlicht wurde. Danke!

Laut Wikipedia Sie können reinen Stickstoff erzeugen, indem Sie Metallazide erhitzen, die Stickstoff und das Metall abgeben. Natriumazid ist nicht wirklich teuer .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Wie Sie jedoch erwarten können, ist dies möglicherweise keine sehr sichere Reaktion als erste Reaktion, die mir in den Sinn kam Wenn Sie nach einer Reaktion mit großer Stickstoffgasausbeute gefragt haben, ist dies die von TNT, obwohl dies keine reine Ausbeute ergeben würde, wie Sie es benötigt haben. Azide sind auch explosiv. Natriumazid wird in Auto-Airbags und Flugzeug-Fluchtrutschen verwendet, wo genau diese Reaktion verwendet wird, um diese Sicherheitsmerkmale schnell aufzublasen. Das gebildete metallische Natrium wird dann weiter zu weniger gefährlichen Natriumverbindungen umgesetzt.

Kommentare

• Dies kann eine äußerst heftige Zersetzungsreaktion sein. ‚ ist die Reaktion, die in einem Moment genug Gas erzeugt, um einen Airbag zu füllen …
• Bitte niemand benutzt dies. Natriumazid ist nicht nur explosiv, es ist ‚ sehr giftig.
• Obwohl die Reaktion und der Reaktant eher unangenehm sind, ist dies eine der Methoden, mit denen im Labormaßstab reinster Stickstoff erzeugt wird.
• Es ‚ s ist auch interessant, dass Brauer ‚ s Handbuch der pr ä parative anorganische Chemie diese Methode ausschließlich empfiehlt für die Stickstofferzeugung im Labor.

Um Stickstoff zu erzeugen, können Sie Kaliumnitrat und Salzsäure mischen und Zink. Es würde Stickstoff erzeugen und die Nebenprodukte werden Zinkchlorid, Ammoniumchlorid und Kaliumchlorid sein. Der Stickstoff würde mit einigen HCl-Dämpfen gemischt, die Sie durch Einblasen in Wasser entfernen könnten.

Bei der Verbrennung von Distickstoffmonoxid kann auch Stickstoff entstehen.