亜鉛金属を$ \ ce {HCl} $と反応させるか、アルミニウムを$ \ ceと反応させるだけで、かなりの量の水素ガスを生成するのはかなり簡単です。 {NaOH} $ソリューション。しかし、純粋な窒素ガスを大量に生成する単純で安価な化学反応はありますか？
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- 液体窒素溶接用品店からはかなり入手可能だと思います。一部のタイヤ店では、タイヤを窒素で膨らませ、圧縮ガスを利用できるようにします。
- @ trb456は、私が知らないので、この質問に関して本当に最良の答えを出しました。'安全で実用的な手段として、加熱やアジドの使用を検討しないでください。潜在的な$ NO $および$ HNO_3 $副産物は有毒であるため、これらのガスをスクラブするための手段を提供することをお勧めします。生成されたガスから。
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Wikipediaによると、次の実験方法があります。
$$ \ ce {NH4C l（aq）+ NaNO2（aq）→N2（g）+ NaCl（aq）+ 2 H2O（l）} $$
また、Wikipediaによると、この方法では少量の不純物が生成されます。 $ \ ce {NO} $ と
塩化アンモニウムと亜硝酸ナトリウムはどちらも適度に入手可能な化学物質であり、他の製品（食卓塩と水）は間違いなく安全です。住んでいる場所によっては硫酸を入手するのが少し難しいかもしれません。六価クロムの使用が推奨されていないことを考えると、重クロム酸カリウムは最も難しいでしょう（そして
回答
簡単な2ステップのプロセスを試すことができます。空気を取り、それ以上燃焼が起こらなくなるまで、その中の炭素に富む物質を燃焼させます。次に、残りのガスをアルカリ性溶液に通して二酸化炭素を除去します。残りのガスは95％以上の窒素になります。
そしてこれは高価な化学薬品なしで得られます。
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- 巧妙なアプローチ。燃焼する材料を適切に選択し、温度を制御することで、純度を上げることができると思います。結果として生じる可能性のある$ CO $について、それを除去できる他の安価なろ過方法はありますか？
- @docscience多くの工業的方法（たとえば、酸化銅にガスを通過させる）と多くの物理的方法（濃度が低く、活性炭が機能します。
- O2スカベンジャーを使用するのはどうですか。タンクの容量によっては、ほとんどが窒素になる可能性もあります。また、より効果的なco2スカベンジャーを追加します。私は家でこれを行い、それは私のために働きます。
回答
$ \ ceのもう1つの古典的な方法まだ言及されていないラボでの{N2} $の準備は、通常、遷移金属酸化物の助けを借りた、アンモニアの窒素への酸化的脱水素化です。例：
$$ \ ce {2 NH3 + 3 CuO- > [\ pu {500 .. 550 ^ \ circ C}] 3 Cu + N2 ^ + 3H2O ^} \ tag {1} $$
酸化銅（II）との反応は標準的であると見なされ、教科書やラボのマニュアルに記載されることがよくあります。たとえば、1921年の実用化学の教科書 [1、p。6]は、このプロセスを次のように説明しています。
窒素は、最初に空気を880アンモニアに通し、次に真っ赤な銅の削りくずに通すことによって得られます。空気の酸素は、銅とその結果生じる酸化銅は、アンモニアによってすぐに還元されて銅に戻ります。したがって、銅管の内容物の頻繁な更新は完全に回避されます。
\ begin {整列} \ ce {2 Cu + O2 & = 2 CuO}、\\ \ ce {2 NH3 + 3 CuO & = N2 + 3 H2O} \ end {align}
ガスを硫酸（1：4）で洗浄して過剰なアンモニアを取り除き、強硫酸で乾燥させます。希酸を使用してアンモニアを除去することは、大過剰のアンモニアが発生した場合に温度が大幅に上昇する危険を回避するためです。
方法$ \ ce {NH4NO2} $の熱分解を介して 窒素を取得することは、爆発を引き起こす可能性のあるかなり不便なものとして批判されています。
亜硝酸アンモニウム（亜硝酸ナトリウムと塩化アンモニウムの分子比率）の溶液を注意深く加熱することにより、少量の窒素を調製できます。 [..。]制御が難しく、特に行動が激しくなると、窒素は一般に窒素酸化物で汚染されるため、この方法は推奨されません。
代わりに、「火山デモ」（重クロム酸アンモニウムの熱分解）をやや安全な代替手段として利用できます：
$$ \ ce {（ NH4）2Cr2O7- > [\ pu {170 .. 190 ^ \ circ C}] Cr2O3 + N2 ^ + 4 H2O ^} \ tag {2} $$
最近、さまざまな情報源が反応タイプ（1）に対してわずかに逸脱した手法を提供しています。 $ \ ce {TiO2} $、$ \ ce {V2O5} $、$ \ ce {MnO2} $などの他の金属酸化物、希土類元素をドープしたシリカおよびアルミナ担持基板上のそれらの二元および三元混合物（Y、ほとんど）低温で選択的接触酸化が可能です[2、3]。
参考文献
- フード、GF;カーペンター、J。A。実用化学の教科書; J. & A.チャーチル、1921年。（ Googleブックス）。
- Li、Y。;アーマー、JN 応用触媒B：環境 1997 、13（2）、131–139 DOI ： 10.1016 / S0926-3373（96）00098-7 。
- Gang、L。; van Grondelle、J。;アンダーソン、B。G。; van Santen、RA Journal of Catalysis 1999 、186（1）、100–109 DOI： 10.1006 / jcat.1999.2524 。
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99％近くの純度の窒素ガスを作るための信じられないほどシンプルで安価で簡単な方法が1つあります圧縮する必要がない場合。適度な量の窒素が必要な場合、または活性酸素がない状態で反応を行う必要がある場合に、化学実験でこの方法を使用しました。
購入するだけです。ウォルマートまたは他の多くのソースからのハンドウォーマー。頑丈で大きな再封可能なバッグを使用し、通常の汚染されていない空気でできる限り充填します。そこにカイロを落とすと、ほぼすべての酸素が吸収され、自然に存在する他のすべてのガス"が約1パーセント残ります"雰囲気の中で。個人的には、気密性のある小さなゴム製チューブ（水族館のバブラーからのホース、ウォルマートやペットショップにもあります）を接着し、小さいながらも強力なスプリングクランプで締めます（他のクランプが必要ですが）。ハンドウォーマーはO2を吸収する能力を失う前に乾くことができるので、片方の端を切り開いて洗濯クランプで密封し（中身がこぼれて混乱するのを防ぐため）、今すぐ軽くスプレーしますしかし、これらのパケットに含まれている炭素、鉄粉、食卓塩（すべて非常に無害）が気にならない場合は、パケットを切り開いてバッグの底に捨てることができます。 、そして時々上記のようにスプレーします。それらがどれだけ長く続くか、そしてあなたが片手で暖かいパケットから得ることができる窒素でいっぱいのバッグの数に驚くでしょう。あなたがパージされたO2に過剰な熱を加えることを心配しないなら実験では、同封のビーカーが入っているバッグにハンドウォーマーを入れるだけです。それ以外の場合は、ホースを挿入し、窒素が充填されたバッグを絞ることで、別のバッグや容器から空気をパージできます。
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- 方法彼らが働きます？私が見ることができるように、彼らは木炭を燃やします。したがって、結果は'窒素ではなく、$ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $の混合になります。
- （+ 1）これは箱の外で考える良い例です！これが掲載されたらすぐに試して投票します。ありがとう！
回答
ウィキペディアによると窒素と金属を放出する金属アジドを加熱することにより、純粋な窒素を生成できます。アジ化ナトリウムはそれほど高価ではありません。
$$ \ ce {2NaN_3- > 2Na + 3N_2} $$
ただし、ご想像のとおり、これは私の頭に浮かんだ最初の反応としてはあまり安全な反応ではないかもしれません。窒素ガスの高収率での反応を求めたときはTNTの反応ですが、それでは必要な純粋な収率は得られません。アジドも爆発性です。アジ化ナトリウムは車のエアバッグや飛行機の救助袋で使用されます。この正確な反応を利用して、これらの安全機能をすばやく膨らませます。次に、形成された金属ナトリウムは、危険性の低いナトリウム化合物とさらに反応します。
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- これは非常に激しい分解反応である可能性があります。 'エアバッグを満たすのに十分なガスを瞬時に生成する反応です…
- 誰もこれを使用しないでください。アジ化ナトリウムは爆発性であるだけでなく、'非常に有毒です。
- 反応と反応物はかなり不快ですが、これは実験室規模で最も純粋な窒素を生成する方法の1つです。
- 'は、Brauer ' s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie がこの方法のみを推奨していることも興味深いですラボでの窒素生成用。
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窒素を生成するには、硝酸カリウムと塩酸を混合します。 、および亜鉛。それは窒素を生成し、副産物は塩化亜鉛、塩化アンモニウム、および塩化カリウムになります。窒素はいくつかのHCl蒸気と混合され、水にバブリングすることで除去できます。
一酸化二窒素の燃焼によって窒素が生成されることもあります。