질소 가스를 생성하는 간단하고 저렴한 방법이 있습니까?

Wikipedia에 따라 다음과 같은 실험실 방법이 있습니다.

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

또한 Wikipedia에 따르면이 방법은 소량의 불순물을 생성합니다. $ \ ce {NO} $ 및 $ \ ce {HNO3} $ 중 황산 $ \ ce {(H2SO4)에 용해 된 중크롬산 칼륨 $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ 을 통해 가스 통과 } $

염화 암모늄과 아질산 나트륨은 합리적으로 이용 가능한 화학 물질이며 다른 제품 (식용 소금 및 물)은 부인할 수 없을 정도로 안전합니다. 황산은 거주 지역에 따라 구하기가 조금 더 어려울 수 있으며, 6가 크롬의 사용을 권장하지 않기 때문에 중크롬산 칼륨은 가장 어려울 것입니다 (그리고 를 줄이기위한 절차를 조사해야합니다. $ \ ce {Cr2O7 ^ {-2}} $ ~ $ \ ce {Cr2O3} $ ). 그러나 그렇지 않으면 이것이 최선의 방법으로 보입니다.

간단한 2 단계 프로세스를 시도해 볼 수 있습니다. 약간의 공기를 마시고 더 이상 타지 않을 때까지 탄소가 풍부한 물질을 태우십시오. 그런 다음 남은 가스를 알칼리 용액에 통과시켜 이산화탄소를 제거하십시오. 나머지 가스는 95 % 이상의 질소입니다.

그리고 값 비싼 화학 물질 없이도 얻을 수 있습니다.

댓글

• 영리한 접근 방식. 연소하기에 적합한 재료를 선택하고 온도를 조절하여 순도를 높일 수 있다고 생각합니다. $ CO $의 경우이를 제거 할 수있는 다른 저렴한 필터링 방법이 있습니까?
• @docscience 많은 산업적 방법 (예 : 산화 구리 위로 가스 전달)과 물리적 방법 ( 농도가 적고 활성탄이 작동합니다).
• 탱크 부피에 따라 대부분 질소를 얻을 수있는 O2 스 캐빈 저를 사용하는 것은 어떻습니까? 더 많은 효과를 위해 이산화탄소 제거제를 추가하십시오. 저는 집에서이 작업을 수행하며 저에게 효과적입니다.

$ \ ce에 대한 한 가지 더 고전적인 방법 아직 언급되지 않은 실험실에서의 {N2} $ 준비는 암모니아를 질소로 산화 탈수 소화하는 것입니다. 일반적으로 전이 금속 산화물의 도움으로 다음과 같이합니다.

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

산화 구리 (II)와의 반응은 표준으로 간주되며 종종 교과서 및 실험실 매뉴얼에 나열됩니다. 예를 들어 1921 년의 A Text-book of Practical Chemistry [1, p. 6]에서는이 과정을 다음과 같이 설명합니다. 다음과 같습니다.

질소는 먼저 공기를 · 880 암모니아를 통과 한 다음 열광적 인 구리 선회를 통과하여 얻습니다. 공기의 산소는 공기에 의해 흡수됩니다. 구리와 그로 인한 산화 구리는 암모니아에 의해 구리로 다시 환원됩니다. 따라서 구리 튜브의 내용물을 자주 갱신하는 것을 완전히 피할 수 있습니다.

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

가스는 과량의 암모니아가 없도록 황산 (1 : 4)으로 세척하고 강한 황산으로 건조해야합니다. 묽은 산을 사용하여 암모니아를 제거하는 것은 과량의 암모니아가 유입 될 경우 온도가 크게 상승하는 위험을 방지하는 것입니다.

방법 $ \ ce {NH4NO2} $의 열분해를 통해 통해 질소를 얻는다는 것은 잠재적으로 폭발을 일으킬 수있는 다소 불편한 것으로 비판을받습니다.

아질산 암모늄 용액 (분자 비율의 아질산 나트륨과 염화 암모늄)을 조심스럽게 가열하여 소량의 질소를 제조 할 수 있습니다. […]이 방법은 제어가 어렵 기 때문에 권장되지 않으며, 질소는 일반적으로 질소 산화물로 오염됩니다. 특히 행동이 격렬해질 때 그렇습니다.

대신 “화산 데모”( 중크롬산 암모늄의 열 분해 )를 다소 안전한 대안으로 활용할 수 있습니다.

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

요즘 다양한 소스에서 반응 유형 (1)에 대해 약간 다른 기술을 제공합니다. $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $와 같은 기타 금속 산화물, 희토류 (Y, 대부분) 저온에서 선택적 촉매 산화가 가능합니다 [2, 3].

참고 문헌

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. A Text-Book of Practical Chemistry; J. & A. Churchill, 1921. ( Google 도서 ).
2. Li, Y .; Armor, JN Applied Catalysis B : 환경 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 .

순도 99 %에 가까운 질소 가스를 만드는 믿을 수 없을 정도로 간단하고 저렴하며 쉬운 방법이 있습니다. 압축이 필요하지 않은 경우. 적당량의 질소가 필요하거나 반응성 산소가없는 상태에서 반응을해야 할 때 화학 실험에이 방법을 사용했습니다.

간단히 구매 Walmart 또는 기타 여러 출처의 handwarmers. 재 밀봉 할 수있는 튼튼한 대형 백을 사용하고 오염되지 않은 일반 공기로 최대한 채 웁니다. 손 난로를 거기에 넣으면 거의 모든 산소를 흡수하여 자연적으로 발생하는 " 다른 모든 가스 "가 약 1 % 남게됩니다. 분위기. 개인적으로, 나는 밀폐 된 작은 고무 튜브 (월마트 나 애완 동물 가게에서도 볼 수있는 수족관 버블 러의 호스)를 붙인 다음 작지만 강한 스프링 클램프로 잠급니다 (다른 클램프는 필요하지만). 손 난로가 O2를 흡수 할 수있는 능력을 잃기 전에 마를 수 있다는 것을 발견했습니다. 그래서 한쪽 끝을 열어서 세탁물 클램프로 밀봉 한 다음 (내용물이 쏟아져서 엉망이되지 않도록) 지금 가볍게 뿌립니다. 그런 다음 길 잃은 병에서 미스트를 뿌립니다. 그러나 이러한 패킷에 포함 된 탄소, 철분, 식탁 용 소금 (모두 매우 무해)이 걱정되지 않으면 패킷을 잘라서 가방 바닥에 버릴 수 있습니다. , 그리고 가끔 위에서 설명한대로 스프레이합니다. 얼마나 오래 지속되는지, 그리고 한 손으로 따뜻하게하는 패킷에서 얻을 수있는 질소로 가득 찬 봉지 수를 놀라게 할 것입니다. 제거 된 O2에 과도한 열을 추가하는 것에 대해 걱정하지 않는다면 실험을하려면 동봉 된 비커가 들어있는 가방에 손 난로를 넣으십시오. 그렇지 않으면 호스를 삽입하고 질소가 채워진 백을 짜서 다른 백, 용기에서 공기를 제거 할 수 있습니다.

설명

• 어떻게해야합니까? 작동합니까? 보시다시피 그들은 숯을 태 웁니다. 따라서 그 결과는 ' 질소가 아니라 $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ 믹스를 얻었습니다.
• (+ 1) 이것은 상자 밖에서 생각하는 좋은 예입니다! 나는 이것이 게시 된 직후에 그것을 시도하고 투표 할 것입니다. 감사합니다!

Wikipedia 금속 아 지드를 가열하여 질소와 금속을 방출하여 순수한 질소를 생성 할 수 있습니다. 아 지드 화 나트륨은 정말 비싸지 않습니다 .

$$ \ ce {2NaN_3-> 2Na + 3N_2} $$

하지만 예상 하시겠지만 이것은 제 마음에 떠오른 첫 번째 반응으로 매우 안전한 반응이 아닐 수 있습니다. 큰 수율의 질소 가스에 대한 반응을 요청했을 때 TNT의 반응이 필요하지만 순수한 수율을 제공하지는 않습니다. 아지 데스도 폭발적입니다. 아 지드 화 나트륨은 자동차 에어백 및 비행기 탈출 슈트에 사용 되며,이 정확한 반응은 이러한 안전 기능을 빠르게 팽창시키는 데 사용됩니다. 형성된 금속 나트륨은 덜 위험한 나트륨 화합물과 추가로 반응합니다.

댓글

• 이것은 매우 폭력적인 분해 반응 일 수 있습니다. 그것은 ' 에어백을 채우기에 충분한 가스를 즉시 생성하는 반응입니다 …
• 아무도 이것을 사용하지 마십시오. 아 지드 화 나트륨은 폭발 할뿐만 아니라 ' 매우 독성이 있습니다.
• 반응과 반응물이 다소 불쾌하지만 실험실 규모에서 가장 순수한 질소를 생산하는 방법 중 하나입니다.
• 그것 ' 또한 Brauer '의 Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie 가이 방법을 독점적으로 권장한다는 점도 흥미 롭습니다. 실험실의 질소 생성을 위해.

질소를 생성하기 위해 질산 칼륨과 염산을 혼합 할 수 있습니다. , 아연. 질소를 생성하고 부산물은 염화 아연, 염화 암모늄, 염화칼륨이 될 것입니다. 질소는 일부 HCl 증기와 혼합되어 물에 거품을내어 제거 할 수 있습니다.

일산화이 질소의 연소는 질소를 생성 할 수도 있습니다.