Van-e egyszerű és olcsó módszer a nitrogéngáz előállítására?

A Wikipédiánként ezt a laboratóriumi módszert alkalmazzuk:

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

A Wikipedia szerint is ez a módszer kis mennyiségű szennyeződést generál $ \ ce {NO} $ és $ \ ce {HNO3} $ közül, amelyeket a a gázt kálium-dikromáton vezetjük át $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ kénsavban oldva $ \ ce {(H2SO4) } $

Mind az ammónium-klorid, mind a nátrium-nitrit ésszerűen elérhető vegyi anyagok, és a többi termék (étkezési só és víz) tagadhatatlanul biztonságos. A kénsav kissé nehezebb lehet, attól függően, hogy hol laksz, és a kálium-dikromát lesz a legnehezebb, tekintettel arra, hogy a hat vegyértékű króm használata nem ajánlott (és kutatnod kell a csökkentésére. $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ – $ \ ce {Cr2O3} $ ). De egyébként ez a legjobb megközelítésnek tűnik.

Kipróbálhat egy egyszerű kétlépcsős eljárást. Vegyünk egy kis levegőt, égessünk benne szénben gazdag anyagot, amíg további égés nem következik be. Ezután engedje át a megmaradt gázt egy lúgos oldaton keresztül a szén-dioxid eltávolításához. A fennmaradó gáz több mint 95% nitrogént tartalmaz.

És ezt drága vegyszerek nélkül kapja meg.

Megjegyzések

• okos megközelítés. Gondolom, növelheti a tisztaságot az elégetendő anyag kiválasztásával és a hőmérséklet szabályozásával. Az esetlegesen keletkező $ CO $ -ért vannak más olcsó szűrési módszerek, amelyek eltávolíthatják?
• @docscience Számos ipari módszer létezik (pl. A gáz átengedése réz-oxidon) és sok fizikai módszer (ha a a koncentráció kicsi, az aktív szén működni fog).
• Mit szólna O2-tisztítóhoz, a tartály térfogatától függően főleg nitrogént is kaphatna; adjon hozzá egy co2-tisztítót is a nagyobb hatás érdekében. Ezt otthon csinálom, és ez nekem is beválik.

Még egy klasszikus módszer a $ \ ce számára {N2} A laboratóriumi $ előkészítés, amelyről még nem tettek említést, az ammónia oxidatív dehidrogénezése nitrogénné, jellemzően átmenetifém-oxidok segítségével, pl .:

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

A réz (II) -oxiddal történő reakciót kanonikusnak tekintik, és gyakran felsorolják a tankönyvekben és a laboratóriumi kézikönyvekben, például A gyakorlati kémia tankönyve [1, 6. oldal] 1921-ből leírja ezt a folyamatot: következik:

A nitrogént úgy kapják meg, hogy először levegőt vezetnek át · 880 ammónián, majd vöröses forró rézforgácsokon. A levegő oxigénjét a a réz és a keletkező réz-oxid az ammónia hatására azonnal rézzé redukálódik. Így a rézcső tartalmának gyakori megújulása teljesen elkerülhető.

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

A gázt kénsavval (1: 4) kell mosni ammóniafeleslegtől mentesen, és erős kénsavval szárítani. A híg sav ammóniától való mentesítésével elkerülhető a nagy hőmérséklet-emelkedés veszélye nagy ammóniafelesleg esetén.

Módszer a nitrogén előállítása a $ \ ce {NH4NO2} $ termikus bomlása révén meglehetősen kellemetlen, ami robbanást eredményezhet.

Kis mennyiségű nitrogén állítható elő ammónium-nitrit (nátrium-nitrit és ammónium-klorid molekuláris arányú) oldatának óvatos melegítésével. […] A módszer nem ajánlott, mivel nehezen szabályozható, és a nitrogént általában nitrogén-oxidokkal szennyezik, különösen akkor, ha a fellépés erőszakossá válik.

Ehelyett a “vulkán bemutatója” ( ammónium-dikromát termikus lebontása ) használható valamivel biztonságosabb alternatívaként:

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

Manapság különböző források kissé eltérő technikákat nyújtanak az (1) reakciótípushoz. Egyéb fém-oxidok, például $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, ezek bináris és háromkomponensű keverékei ritkaföldfémekkel (Y, többnyire) alacsony hőmérsékleten képesek szelektív katalitikus oxidációra [2, 3].

Irodalom

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

Van egy hihetetlen egyszerű, olcsó és egyszerű módszer a nitrogéngáz előállításához közel 99 százalékos tisztasággal ha nincs szüksége tömörítve. Ezt a módszert alkalmaztam kémiai kísérleteim során, amikor csak kis mennyiségű nitrogénre volt szükségem, vagy amikor reaktív oxigén hiányában kellett reakciókat végrehajtanom.

Egyszerűen vásároljon kézmelegítők Walmartból vagy sok más forrásból. Használjon nagy teherbírású, nagy visszazárható táskát, és töltse meg a lehető legjobban rendszeres, szennyeződés nélküli levegővel. Dobja oda a kézmelegítőt, és szinte az összes oxigént elnyeli, így körülbelül 1 százalék ” marad az összes többi természetes gáz ” a légkörben. Személy szerint egy légmentesen záródó kis gumicsövet ragasztok (akváriumi buborékolókból származó tömlőt, szintén megtalálható a Walmart-ban vagy bármely állatkereskedésben), majd egy kicsi, de erős rugós bilincsel szorítom le (bár más bilincsek esedékesek lesznek). Azt tapasztaltam, hogy a kézmelegítő kiszáradhat, mielőtt elveszítené az O2 felszívódási képességét, ezért az egyik végét kinyitottam, ruhanemű-bilincsekkel lezártam (csak azért, hogy a tartalom ne ömöljön ki, rendetlenséget okozzon), és könnyedén permetezem majd köddel egy kóbor palackból. Ha azonban nem aggódsz az ezekben a csomagokban található szén, vaspor és konyhasó miatt (mindez nagyon ártalmatlan), akkor kivághatod a csomagot, és csak a táska aljára dobhatod. , és egyszer-egyszer a fent leírtak szerint permetezzen. Meglepődne, hogy mennyi ideig tartanak, és hány nitrogénnel teli zsákot kaphat csak egy kézzel melegebb csomagból. Ha nem aggódik amiatt, hogy felesleges hőt ad a megtisztított O2-hez kísérlethez, csak tegye a kézi fűzőt a zárt főzőpoharat tartalmazó tasakba. Ellenkező esetben megtisztíthatja a levegőt egy másik zsákból, az edényből a tömlő behelyezésével és a nitrogénnel töltött zsák kinyomásával.

Megjegyzések

• Hogyan dolgoznak? Mint látom, elégetik a szenet. Tehát az eredmény ‘ nem nitrogén lesz, hanem $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ keverék.
• (+1) Ez egy szép példa a dobozon kívüli gondolkodásra! Kipróbálom, és a szavazás után azonnal közzéteszem. Köszönöm!

A Wikipédia szerint tiszta nitrogént lehet előállítani a fémazidok melegítésével, amely nitrogént és fémet bocsát ki. A nátrium-azid nem igazán drága .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Azonban, amire számítani lehet, ez nem biztos, hogy nagyon biztonságos reakció, mivel az első eszembe jutott amikor nagy nitrogéngáz-hozamú reakciót kért, az a TNT, bár ez nem adna tiszta hozamot, amire szüksége volt. Az azidok szintén robbanékonyak. A nátrium-azidot használják az autó légzsákjában és a repülőgép menekülési csúszdáiban , ahol ezt a pontos reakciót alkalmazzák ezen biztonsági funkciók gyors felfújására. A képződött fém-nátriumot ezután tovább reagáltatják kevésbé veszélyes nátrium-vegyületekkel.

Megjegyzések

• Ez rendkívül heves bomlási reakció lehet. ‘ az a reakció, amely egy pillanat alatt elegendő gázt generál a légzsák feltöltéséhez …
• Kérjük, senki ne használja ezt. Nem csak a nátrium-azid robbanásveszélyes, de nagyon mérgező is ‘.
• Annak ellenére, hogy a reakció és a reagens meglehetősen kellemetlen, ez az egyik módszer, amely laboratóriumi méretekben legtisztább nitrogént termel.
• It ‘ s az is érdekes, hogy Brauer ‘ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie kizárólag ezt a módszert ajánlja a nitrogéntermeléshez a laboratóriumban.

Nitrogén előállításához összekeverheti a kálium-nitrátot és a sósavat. és cink. Ez nitrogént termelne, és melléktermékei cink-klorid, ammónium-klorid és kálium-klorid lesz. A nitrogént összekevernék néhány HCl-gőzzel, amelyeket vízben buborékoltatva eltávolíthat.

A dinitrogén-monoxid elégetése nitrogént is eredményezhet.