Esiste un modo semplice ed economico per generare azoto gassoso?

Secondo Wikipedia, abbiamo questo metodo di laboratorio:

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

Anche per Wikipedia, questo metodo genera piccole quantità di impurità di $ \ ce {NO} $ e $ \ ce {HNO3} $ , che possono essere eliminati passando il gas attraverso il dicromato di potassio $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ sciolto in acido solforico $ \ ce {(H2SO4) } $

Sia il cloruro di ammonio che il nitrito di sodio sono sostanze chimiche ragionevolmente disponibili e gli altri prodotti (sale da cucina e acqua) sono innegabilmente sicuri. Lacido solforico potrebbe essere un po più difficile da ottenere a seconda di dove vivi, e il bicromato di potassio sarà il più difficile dato che luso di cromo esavalente è scoraggiato (e dovresti cercare procedure per ridurre il $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ a $ \ ce {Cr2O3} $ ). Per il resto, questo sembra lapproccio migliore.

Potresti provare un semplice processo in due fasi. Prendi un po daria, brucia del materiale ricco di carbonio fino a quando non si verifica ulteriore combustione. Quindi passare il gas rimanente attraverso una soluzione alcalina per rimuovere lanidride carbonica. Il gas rimanente sarà più del 95% di azoto.

E lo ottieni senza prodotti chimici costosi.

Commenti

• approccio intelligente. Suppongo che potresti aumentare la purezza selezionando il materiale giusto da bruciare e controllando la temperatura. Per $ CO $ che ne potrebbero derivare, esistono altri metodi di filtraggio poco costosi che potrebbero rimuoverlo?
• @docscience Esistono molti metodi industriali (ad esempio il passaggio del gas su ossido di rame) e molti metodi fisici (se il la concentrazione è piccola, il carbone attivo funzionerà).
• Che ne dici di usare uno scavenger di O2, a seconda del volume del serbatoio potresti anche ottenere principalmente azoto; aggiungi anche uno scavenger di co2 per un maggiore effetto. Lo faccio a casa e per me funziona.

Un altro metodo classico per $ \ ce {N2} $ la preparazione in laboratorio che non è stata ancora menzionata è la deidrogenazione ossidativa dellammoniaca in azoto, tipicamente con laiuto di ossidi di metalli di transizione, ad esempio:

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

La reazione con lossido di rame (II) è considerata canonica ed è spesso elencata nei libri di testo e nei manuali di laboratorio, ad esempio A Text-book of Practical Chemistry [1, p. 6] del 1921 descrive questo processo come segue:

Lazoto si ottiene facendo passare laria prima attraverso · 880 ammoniaca e poi su trucioli di rame roventi. Lossigeno dellaria viene assorbito dal il rame e il risultante ossido di rame vengono immediatamente ridotti a rame dallammoniaca. I frequenti rinnovi del contenuto del tubo di rame vengono così del tutto evitati.

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

Il gas deve essere lavato con acido solforico (1: 4) per eliminare leccesso di ammoniaca ed essiccato con acido solforico forte. Luso di acido diluito per liberarlo dallammoniaca serve a evitare il pericolo di un forte aumento della temperatura in caso di forte eccesso di ammoniaca.

Metodo di ottenere azoto tramite la decomposizione termica di $ \ ce {NH4NO2} $ è criticata come piuttosto scomoda che potrebbe potenzialmente provocare unesplosione.

Piccole quantità di azoto possono essere preparate riscaldando accuratamente una soluzione di nitrito di ammonio (nitrito di sodio e cloruro di ammonio in proporzioni molecolari). […] Il metodo è sconsigliato in quanto difficile da controllare, e lazoto è generalmente contaminato da ossidi di azoto, soprattutto quando lazione diventa violenta.

Invece, si può utilizzare “volcano demo” ( decomposizione termica del bicromato di ammonio ) come alternativa un po più sicura:

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

Oggigiorno varie fonti forniscono tecniche leggermente diverse per il tipo di reazione (1). Altri ossidi metallici come $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, le loro miscele binarie e ternarie su substrati supportati da silice e allumina drogati con terre rare (Y, principalmente) sono in grado di ossidazione catalitica selettiva a temperature inferiori [2, 3].

Riferimenti

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. Un libro di testo di chimica pratica; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Libri ).
2. Li, Y .; Armor, JN Catalisi applicata B: ambientale 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 .

Esiste un modo incredibilmente semplice, economico e facile per produrre azoto con una purezza vicina al 99% se non è necessario comprimerlo. Ho utilizzato questo metodo nei miei esperimenti di chimica quando avevo bisogno solo di modeste quantità di azoto o quando ho bisogno di fare reazioni in assenza di ossigeno reattivo.

Acquista semplicemente scaldamani di Walmart o di molte altre fonti. Usa una borsa grande e resistente e richiudibile e riempila come meglio puoi con aria normale e incontaminata. Metti lo scaldamani lì dentro e assorbirà quasi tutto lossigeno, lasciandoti con circa l1 percento di ” tutti gli altri gas ” naturalmente nellatmosfera. Personalmente, incollo un piccolo tubo di gomma ermetico (un tubo dai gorgogliatori dellacquario, che si trova anche a Walmart o in qualsiasi negozio di animali) quindi lo chiudo con una piccola ma robusta fascetta a molla (anche se altri morsetti saranno dovuti). Ho scoperto che lo scaldamani può asciugarsi prima che perda la sua capacità di assorbire O2, quindi ho tagliato unestremità aperta, lo ho sigillato con morsetti per bucato (solo per evitare che il contenuto fuoriesca, creando disordine) e lo spruzzo LEGGERMENTE ora e poi con la nebbia da una bottiglia vagante. Tuttavia, se non sei preoccupato per il carbonio, la polvere di ferro e il sale da cucina contenuti in questi pacchetti (tutti molto innocui) puoi aprire il pacchetto e scaricarlo sul fondo della borsa e spruzzare come descritto sopra di tanto in tanto. Saresti sorpreso di quanto durano e quante sacche piene di azoto puoi ottenere da un solo pacchetto di scaldamani. Se non sei preoccupato di aggiungere calore in eccesso al tuo O2 spurgato esperimento, basta mettere lo scaldamani nella borsa contenente il becher allegato. Altrimenti, puoi spurgare laria da una sacca o recipiente diverso inserendo il tubo e schiacciando la sacca piena di azoto.

Commenti

• Come si fa lavorano? Come posso vedere, bruciano carbone. Quindi il risultato non ‘ sarà azoto, ma un $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ mix.
• (+1) Questo è un bellesempio di pensiero fuori dagli schemi! Lo proverò e voterò subito dopo che questo è stato pubblicato. Grazie!

Secondo Wikipedia è possibile generare azoto puro riscaldando azoturi metallici, che emettono azoto e metallo. La sodio azide è non molto costosa .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Tuttavia, come ci si potrebbe aspettare, questa potrebbe non essere una reazione molto sicura come prima reazione che mi è venuta in mente quando hai chiesto una reazione con grande resa di azoto gassoso è quella del TNT, anche se questo non darebbe una resa pura come hai richiesto. Anche le azidi sono esplosive. La sodio azide è utilizzata negli airbag delle auto e negli scivoli di fuga degli aerei dove questa reazione esatta viene utilizzata per gonfiare rapidamente queste caratteristiche di sicurezza. Il sodio metallico formato viene quindi fatto reagire ulteriormente a composti di sodio meno pericolosi.

Commenti

• Questa può essere una reazione di decomposizione estremamente violenta. È ‘ è la reazione che genera abbastanza gas in un istante da riempire un airbag …
• Per favore, nessuno lo usi. Non solo la sodio azide è esplosiva, è ‘ molto tossica.
• Anche se la reazione e il reagente sono piuttosto spiacevoli, questo è uno dei metodi che producono azoto più puro su scala di laboratorio.
• ‘ è interessante anche il fatto che Brauer ‘ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie raccomandi esclusivamente questo metodo per la generazione di azoto in laboratorio.

Per generare azoto potresti mescolare nitrato di potassio, acido cloridrico e zinco. Genererebbe azoto e i sottoprodotti saranno cloruro di zinco, cloruro di ammonio e cloruro di potassio. Lazoto verrebbe miscelato con alcuni vapori di HCl, che potresti rimuovere facendolo gorgogliare in acqua.

La combustione del monossido di diazoto può anche produrre azoto.