Is er een eenvoudige en goedkope manier om stikstofgas te genereren?

Volgens Wikipedia hebben we deze laboratoriummethode:

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

Ook volgens Wikipedia genereert deze methode kleine hoeveelheden onzuiverheden van $ \ ce {NO} $ en $ \ ce {HNO3} $ , die kunnen worden geëlimineerd door het gas door kaliumdichromaat leiden $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ opgelost in zwavelzuur $ \ ce {(H2SO4) } $

Zowel ammoniumchloride als natriumnitriet zijn redelijkerwijs verkrijgbare chemicaliën, en de andere producten (keukenzout en water) zijn onmiskenbaar veilig. Zwavelzuur kan wat moeilijker worden, afhankelijk van waar u woont, en kaliumdichromaat zal het moeilijkst zijn, aangezien het gebruik van zeswaardig chroom wordt afgeraden (en u moet onderzoek doen naar procedures om de $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ naar $ \ ce {Cr2O3} $ ). Maar verder lijkt dit de beste aanpak.

Je zou een eenvoudig proces in twee stappen kunnen proberen. Neem wat lucht, verbrand er wat koolstofrijk materiaal in totdat er geen verbranding meer optreedt. Leid vervolgens het resterende gas door een alkalische oplossing om het kooldioxide te verwijderen. Het resterende gas zal voor meer dan 95% uit stikstof bestaan.

En u krijgt dit zonder dure chemicaliën.

Reacties

• slimme aanpak. Ik veronderstel dat je de zuiverheid zou kunnen verhogen door het juiste materiaal te kiezen om te verbranden en de temperatuur te regelen. Zijn er voor $ CO $ dat zou kunnen resulteren, andere goedkope filtermethoden die het kunnen verwijderen?
• @docscience Er zijn veel industriële methoden (bijv. Het gas over koperoxide leiden) en veel fysieke methoden (als de concentratie is klein, actieve kool zal werken.)
• Wat dacht je van het gebruik van een O2-scavenger, afhankelijk van het tankvolume zou je ook voornamelijk stikstof kunnen krijgen; voeg ook een CO2-scavenger toe voor meer effect. Ik doe dit thuis en het werkt voor mij.

Nog een klassieke methode voor $ \ ce {N2} $ voorbereiding in het laboratorium dat nog niet is genoemd, is oxidatieve dehydrogenering van ammoniak tot stikstof, meestal met behulp van overgangsmetaaloxiden, bijvoorbeeld:

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

Reactie met koper (II) oxide wordt als canoniek beschouwd en wordt vaak vermeld in studieboeken en laboratoriumhandleidingen, bijvoorbeeld A Text-book of Practical Chemistry [1, p. 6] uit 1921 beschrijft dit proces als volgt:

Stikstof wordt verkregen door lucht eerst door · 880 ammoniak en vervolgens over gloeiend hete koperdraden te leiden. De zuurstof van de lucht wordt geabsorbeerd door de koper en het resulterende koperoxide wordt door de ammoniak onmiddellijk teruggebracht tot koper. De veelvuldige vernieuwingen van de inhoud van de koperen buis worden dus volledig vermeden.

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

Het gas moet worden gewassen met zwavelzuur (1: 4) om vrij van overmaat ammoniak te zijn, en gedroogd met sterk zwavelzuur. Het gebruik van verdund zuur om het van ammoniak te bevrijden, is om het gevaar van een sterke temperatuurstijging te vermijden als er een grote overmaat ammoniak zou komen.

Methode van het verkrijgen van stikstof via thermische ontleding van $ \ ce {NH4NO2} $ wordt bekritiseerd als een nogal ongemakkelijke die mogelijk kan resulteren in een explosie.

Kleine hoeveelheden stikstof kunnen worden bereid door een oplossing van ammoniumnitriet (natriumnitriet en ammoniumchloride in moleculaire verhoudingen) voorzichtig te verhitten.] De methode wordt niet aanbevolen omdat deze moeilijk te beheersen is en de stikstof over het algemeen is verontreinigd met stikstofoxiden, vooral wanneer de actie gewelddadig wordt.

In plaats daarvan kan men “vulkaan demo” ( thermische ontleding van ammoniumdichromaat ) gebruiken als iets veiliger alternatief:

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

Tegenwoordig bieden verschillende bronnen enigszins afwijkende technieken voor reactietype (1). Andere metaaloxiden zoals $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, hun binaire en ternaire mengsels op silica- en aluminiumoxide-ondersteunde substraten gedoteerd met zeldzame aarden (Y, meestal) zijn in staat tot selectieve katalytische oxidatie bij lagere temperaturen [2, 3].

Referenties

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. A Text-Book of Practical Chemistry; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Books ).
2. Li, Y .; Armor, 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 .

Er is een ongelooflijk eenvoudige, goedkope en gemakkelijke manier om stikstofgas te maken met een zuiverheid van bijna 99 procent als je het niet gecomprimeerd nodig hebt. Ik heb deze methode gebruikt in mijn scheikundige experimenten wanneer ik slechts een bescheiden hoeveelheid stikstof nodig had of wanneer ik reacties moet uitvoeren in afwezigheid van reactieve zuurstof.

Gewoon kopen handwarmers van Walmart of vele andere bronnen. Gebruik een zware, grote hersluitbare zak en vul deze zo goed mogelijk met gewone, niet-verontreinigde lucht. Laat de handwarmer daarin vallen en hij absorbeert bijna alle zuurstof, zodat u ongeveer 1 procent ” alle andere gassen ” overhoudt die van nature zijn in de atmosfeer. Persoonlijk lijm ik een luchtdichte kleine rubberen buis (een slang van aquariumbellen, ook te vinden bij Walmart of een dierenwinkel) en klem hem vervolgens dicht met een kleine maar sterke veerklem (hoewel andere klemmen nodig zijn). Ik heb gemerkt dat de handwarmer kan uitdrogen voordat hij zijn vermogen om O2 te absorberen verliest, dus ik snijd een uiteinde open, sluit het af met wasklemmen (alleen om te voorkomen dat de inhoud eruit morst en er een puinhoop van wordt) en spuit het nu LICHT en dan met mist uit een verdwaalde fles. Als je je echter geen zorgen maakt over de koolstof, ijzerpoeder en tafelzout in deze pakketten (allemaal erg onschadelijk), kun je het pakket open snijden en het gewoon op de bodem van de zak gooien en spuit af en toe zoals hierboven beschreven. Het zou je verbazen hoe lang ze meegaan en hoeveel zakken stikstof je kunt krijgen uit één handwarmerpakket. Als je je geen zorgen maakt over het toevoegen van overtollige warmte aan je O2-gezuiverde experiment, doe de handwarmer gewoon in de zak met de bijgeleverde beker. Anders kunt u lucht uit een andere zak of bak verwijderen door de slang erin te steken en in de met stikstof gevulde zak te knijpen.

Opmerkingen

• Hoe ze werken? Zoals ik kan zien, branden ze houtskool. Het resultaat is dus ‘ geen stikstof, maar een $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ -mix.
• (+1) Dit is een mooi voorbeeld van out of the box denken! Ik ga het proberen en ga stemmen nadat dit is gepost. Bedankt!

Volgens Wikipedia je kunt pure stikstof genereren door metaalaziden te verhitten, waardoor stikstof en het metaal vrijkomen. Natriumazide is niet echt duur .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Zoals u wellicht kunt verwachten, is dit echter misschien niet de eerste reactie die bij me opkwam toen je vroeg om een reactie met grote opbrengst aan stikstofgas is die van TNT, al zou dat geen zuivere opbrengst geven zoals je had gevraagd. Aziden zijn ook explosief. Natriumazide wordt gebruikt in auto-airbags en vluchtglijbanen van vliegtuigen waar deze exacte reactie wordt gebruikt om deze veiligheidsvoorzieningen snel op te blazen. Het gevormde metallische natrium wordt vervolgens verder omgezet tot minder gevaarlijke natriumverbindingen.

Reacties

• Dit kan een extreem gewelddadige ontbindingsreactie zijn. Het ‘ is de reactie die in een oogwenk genoeg gas genereert om een airbag te vullen …
• Niemand gebruikt dit alsjeblieft. Natriumazide is niet alleen explosief, maar ‘ is ook zeer giftig.
• Hoewel de reactie en de reactant nogal onaangenaam zijn, is dit een van de methoden die op laboratoriumschaal de zuiverste stikstof produceren.
• Het ‘ is ook interessant dat Brauer ‘ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie deze methode exclusief aanbeveelt voor de stikstofproductie in het laboratorium.

Om stikstof te genereren, zou je kaliumnitraat en zoutzuur kunnen mengen en zink. Het zou stikstof genereren en de bijproducten zijn zinkchloride, ammoniumchloride en kaliumchloride. De stikstof zou worden gemengd met wat HCl-dampen, die je zou kunnen verwijderen door het in water te laten borrelen.

De verbranding van distikstofmonoxide kan ook stikstof produceren.