Er det en enkel og billig måte å generere nitrogengass på?

Per Wikipedia har vi denne laboratoriemetoden:

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

Også per Wikipedia genererer denne metoden små mengder urenheter av $ \ ce {NO} $ og $ \ ce {HNO3} $ , som kan elimineres ved passerer gassen gjennom kaliumdikromat $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ oppløst i svovelsyre $ \ ce {(H2SO4) } $

Både ammoniumklorid og natriumnitritt er rimelig tilgjengelige kjemikalier, og de andre produktene (bordsalt og vann) er unektelig trygge. Svovelsyre kan være litt tøffere å komme, avhengig av hvor du bor, og kaliumdikromat vil være det vanskeligste gitt at bruk av sekskantet krom motvirkes (og du bør undersøke prosedyrer for å redusere $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ til $ \ ce {Cr2O3} $ ). Men ellers ser dette ut som den beste tilnærmingen.

Du kan prøve en enkel totrinnsprosess. Ta litt luft, brenn noe karbonrikt materiale i den til det ikke brenner videre. Før deretter den gjenværende gassen gjennom en alkalisk løsning for å fjerne karbondioksidet. Den gjenværende gassen vil være mer enn 95% nitrogen.

Og du får dette uten dyre kjemikalier.

Kommentarer

• smart tilnærming. Jeg antar at du kan øke renheten ved å velge riktig materiale å brenne, og kontrollere temperaturen. For $ CO $ som kan resultere, er det andre billige filtreringsmetoder som kan fjerne den?
• @docscience Det er mange industrielle metoder (for eksempel å føre gassen over kobberoksid) og mange fysiske metoder (hvis konsentrasjonen er liten, aktivt karbon vil fungere).
• Hva med å bruke en O2-rensemaskin, avhengig av tankvolumet, kan du også få mest nitrogen; legg også til en co2-rensemaskin for mer effekt. Jeg gjør dette hjemme, og det fungerer for meg.

En annen klassisk metode for $ \ ce {N2} $ -preparat i laboratoriet som ennå ikke er nevnt er oksidativ dehydrogenering av ammoniakk til nitrogen, vanligvis ved hjelp av overgangsmetalloksider, f.eks:

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

Reaksjon med kobber (II) oksid betraktes som kanonisk og er ofte oppført i lærebøker og labhåndbøker, for eksempel En tekstbok for praktisk kjemi [1, s. 6] fra 1921 beskriver denne prosessen som følger:

Nitrogen oppnås ved å føre luft først gjennom · 880 ammoniakk og deretter over rødglødende kobbersvingninger. Oksygenet i luften absorberes av kobber og det resulterende kobberoksyd reduseres med en gang ammoniakk til kobber. Den hyppige fornyelsen av innholdet i kobberrøret unngås altså helt.

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

Gassen bør vaskes med svovelsyre (1: 4) for å være fri for overskudd av ammoniakk, og tørkes med sterk svovelsyre. Bruk av fortynnet syre for å frigjøre den fra ammoniakk er å unngå faren for stor temperaturøkning hvis et stort overskudd av ammoniakk skulle komme over.

Metode for å skaffe nitrogen via termisk nedbrytning av $ \ ce {NH4NO2} $ blir kritisert som en ganske upraktisk som potensielt kan resultere i en eksplosjon.

Små mengder nitrogen kan fremstilles ved forsiktig oppvarming av en løsning av ammoniumnitrit (natriumnitritt og ammoniumklorid i molekylære proporsjoner). […] Metoden anbefales ikke, da den er vanskelig å kontrollere, og nitrogenet er generelt forurenset med nitrogenoksider, spesielt når handlingen blir voldsom.

I stedet kan man bruke «vulkandemo» ( termisk nedbrytning av ammoniumdikromat ) som noe tryggere alternativ:

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

I disse dager gir forskjellige kilder litt avvikende teknikker for reaksjonstype (1). Andre metalloksider som $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, deres binære og ternære blandinger på silisiumdioksyd- og aluminiumoksydunderstøttede substrater dopet med sjeldne jordarter (Y, hovedsakelig) er i stand til selektiv katalytisk oksidasjon ved lavere temperaturer [2, 3].

Referanser

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

Det er en utrolig enkel, billig og enkel måte å lage nitrogengass med nesten 99 prosent renhet hvis du ikke trenger det komprimert. Jeg har brukt denne metoden i kjemiske eksperimenter når jeg bare trengte beskjedne mengder nitrogen eller når jeg trenger å gjøre reaksjoner i fravær av reaktivt oksygen.

Bare kjøp håndvarmere fra Walmart eller mange andre kilder. Bruk en kraftig, stor gjenlukkbar pose og fyll den så godt du kan med vanlig, forurenset luft. Slipp håndvarmeren der inne, og den vil absorbere nesten alt oksygen, slik at du har omtrent 1 prosent » alle andre gasser » som er naturlig i atmosfæren. Personlig limer jeg et lufttett lite gummirør (en slange fra akvariumbobler, også funnet på Walmart eller en hvilken som helst dyrebutikk), og klemmer den deretter med en liten, men sterk fjærklemme (selv om andre klemmer kommer). Jeg har funnet at den håndvarmeren kan tørke ut før den mister kapasiteten til å absorbere O2, så jeg kuttet den ene enden opp, forsegler den med klesvaskeklemmer (bare for å hindre at innholdet søler ut, gjør noe rot) og sprayer det LETT nå og deretter med tåke fra en bortkommen flaske. Men hvis du ikke er bekymret for karbon, jernpulver og bordsalt som finnes i disse pakkene (alt veldig ufarlig), kan du kutte pakken og bare dumpe den i bunnen av posen , og spray som beskrevet ovenfor en gang i blant. Du vil være overraskende hvor lenge de varer og hvor mange poser fulle av nitrogen du kan få fra bare en hånd varmere pakke. Hvis du ikke er bekymret for å tilføre overflødig varme til din O2-rensede eksperiment, bare legg håndvarmeren i posen som inneholder det medfølgende begeret. Ellers kan du tømme luft ut av en annen pose, beholder ved å sette inn slangen og klemme den nitrogenfylte posen.

Kommentarer

• Hvordan gjør De jobber? Som jeg kan se, brenner de kull. Så resultatet vil ‘ ikke være nitrogen, men en $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ -miks.
• (+1) Dette er et fint eksempel på å tenke utenfor boksen! Jeg skal prøve det og stemme opp rett etter at dette er lagt ut. Takk!

I følge Wikipedia du kan generere rent nitrogen ved å varme opp metallazider, som gir ut nitrogen og metallet. Natriumazid er ikke veldig dyrt .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Men som du kanskje forventer, er dette kanskje ikke en veldig trygg reaksjon som den første reaksjonen som kom til meg når du ba om en reaksjon med stort utbytte av nitrogengass er den av TNT, men det ville ikke gi et rent utbytte slik du har krevd. Azider er også eksplosive. Natriumazid brukes i bil-kollisjonsputer og flyrennekutter der denne nøyaktige reaksjonen brukes til å raskt blåse opp disse sikkerhetsfunksjonene. Det dannede metalliske natrium reageres videre på mindre farlige natriumforbindelser.

Kommentarer

• Dette kan være en ekstremt voldsom nedbrytningsreaksjon. Det ‘ er reaksjonen som genererer nok gass på et øyeblikk til å fylle en kollisjonspute …
• Vennligst ingen bruker dette. Ikke bare er natriumazid eksplosivt, det ‘ er veldig giftig.
• Selv om reaksjonen og reaktanten er ganske ubehagelige, er dette en av metodene som produserer reneste nitrogen i laboratorieskala.
• Det ‘ er også interessant at Brauer ‘ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie anbefaler denne metoden eksklusivt for nitrogenproduksjonen i laboratoriet.

For å generere nitrogen kan du blande kaliumnitrat, saltsyre og sink. Det vil generere nitrogen og biproduktene vil være sinkklorid, ammoniumklorid og kaliumklorid. Nitrogenet vil bli blandet med noen HCl-damper, som du kan fjerne ved å boble det i vann.

Forbrenningen av dinitrogenmonoksid kan også produsere nitrogen.