Există un mod simplu și ieftin de a genera azot gazos?

În Wikipedia, avem această metodă de laborator:

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

De asemenea, pentru Wikipedia, această metodă generează cantități mici de impurități din $ \ ce {NO} $ și $ \ ce {HNO3} $ , care pot fi eliminate prin trecerea gazului prin dicromat de potasiu $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ dizolvat în acid sulfuric $ \ ce {(H2SO4) } $

Atât clorura de amoniu, cât și nitritul de sodiu sunt produse chimice disponibile în mod rezonabil, iar celelalte produse (sare de masă și apă) sunt incontestabil sigure. Acidul sulfuric ar putea fi un pic mai greu de obținut în funcție de locul în care locuiți, iar dicromatul de potasiu va fi cel mai dificil, având în vedere că utilizarea cromului hexavalent este descurajată (și ar trebui să cercetați proceduri pentru a reduce $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ la $ \ ce {Cr2O3} $ ). În caz contrar, acesta pare a fi cea mai bună abordare.

Puteți încerca un proces simplu în doi pași. Luați puțină aer, ardeți un material bogat în carbon în el până când nu mai apare arderea. Apoi treceți gazul rămas printr-o soluție alcalină pentru a îndepărta dioxidul de carbon. Gazul rămas va avea peste 95% azot.

Și obțineți acest lucru fără substanțe chimice scumpe.

Comentarii

• abordare inteligentă. Presupun că ai putea crește puritatea selectând materialul potrivit pentru a arde și controlând temperatura. Pentru $ CO $ care ar putea rezulta, există alte metode de filtrare ieftine care ar putea să-l elimine?
• @docscience Există o mulțime de metode industriale (de exemplu, trecerea gazului peste oxidul de cupru) și multe metode fizice (dacă concentrația este mică, cărbunele activ va funcționa).
• Ce zici de utilizarea unui scuturator de O2, în funcție de volumul rezervorului, puteți obține, de asemenea, în principal azot; adăugați, de asemenea, un colector de CO2 pentru mai mult efect. Fac asta acasă și funcționează pentru mine.

O altă metodă clasică pentru $ \ ce Prepararea {N2} $ în laborator care încă nu a fost menționată este deshidrogenarea oxidativă a amoniacului în azot, de obicei cu ajutorul oxizilor metalici de tranziție, de exemplu:

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

Reacția cu oxidul de cupru (II) este considerată canonică și este adesea listată în manuale și manuale de laborator, de exemplu Un manual de chimie practică [1, p. 6] din 1921 descrie acest proces ca urmează:

Azotul se obține prin trecerea aerului mai întâi prin amoniac · 880 și apoi prin strunjituri de cupru fierbinte. Oxigenul aerului este absorbit de cuprul și oxidul de cupru rezultat sunt reduse simultan înapoi la cupru de către amoniac. Reînnoirile frecvente ale conținutului tubului de cupru sunt astfel evitate în totalitate.

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

Gazul trebuie spălat cu acid sulfuric (1: 4) pentru a se elibera de exces de amoniac și uscat cu acid sulfuric puternic. Utilizarea acidului diluat pentru a-l elibera de amoniac este de a evita pericolul unei mari creșteri a temperaturii în cazul în care se produce un exces mare de amoniac.

Metodă de a obține azot prin descompunerea termică a $ \ ce {NH4NO2} $ este criticată ca fiind destul de incomodă, care poate duce la o explozie.

Cantități mici de azot pot fi preparate prin încălzirea atentă a unei soluții de nitrit de amoniu (nitrit de sodiu și clorură de amoniu în proporții moleculare). […] Metoda nu este recomandată deoarece este dificil de controlat, iar azotul este în general contaminat cu oxizi de azot, mai ales atunci când acțiunea devine violentă.

În schimb, se poate utiliza „demonstrația vulcanului” ( descompunerea termică a dicromatului de amoniu ) ca alternativă oarecum mai sigură:

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

În aceste zile diverse surse oferă tehnici ușor deviante pentru tipul de reacție (1). Alți oxizi metalici, cum ar fi $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, amestecurile lor binare și ternare pe substraturi suportate de siliciu și alumină, dopate cu pământuri rare (Y, majoritatea) sunt capabili de oxidare catalitică selectivă la temperaturi mai scăzute [2, 3].

Referințe

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. Un manual de chimie practică; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Books ).
2. Li, Y .; Armor, JN Cataliză aplicată B: de mediu 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 .

Există un mod incredibil de simplu, ieftin și ușor de a produce azot gazos cu o puritate de aproape 99% dacă nu aveți nevoie de ea comprimată. Am folosit această metodă în experimentele mele de chimie când aveam nevoie de cantități modeste de azot sau când trebuie să fac reacții în absența oxigenului reactiv.

Pur și simplu cumpărați încălzitoare de mână din Walmart sau din multe alte surse. Folosiți o pungă mare, resigilabilă și umpleți-o cât de bine puteți cu aer regulat, necontaminat. Aruncați încălzitorul de mână acolo și va absorbi aproape tot oxigenul, lăsându-vă cu aproximativ 1 la sută ” toate celelalte gaze ” în atmosferă. Personal, lipesc un tub mic de cauciuc etanș la aer (un furtun de la butelii de acvariu, care se găsește și la Walmart sau la orice magazin pentru animale de companie), apoi îl strâng cu o clemă mică, dar puternică (deși alte cleme vor fi necesare). Am descoperit că încălzitorul de mână se poate usca înainte de a-și pierde capacitatea de a absorbi O2, așa că am tăiat un capăt, îl sigilez cu cleme pentru rufe (doar pentru a împiedica vărsarea conținutului, făcând mizerie) și îl pulverizez UȘOR acum și apoi cu ceață dintr-o sticlă rătăcită. Cu toate acestea, dacă nu vă faceți griji cu privire la carbonul, pulberea de fier și sarea de masă conținute în aceste pachete (toate foarte inofensive) puteți tăia pachetul deschis și aruncați-l în fundul pungii , și pulverizați așa cum este descris mai sus din când în când. Ați fi surprinși cât durează și câte pungi pline de azot puteți obține dintr-un singur pachet de încălzire manuală. Dacă nu vă faceți griji cu privire la adăugarea excesului de căldură în O2 purificat experiment, puneți încălzitorul de mână în punga care conține paharul închis. În caz contrar, puteți elimina aerul dintr-o pungă diferită, dintr-un vas, introducând furtunul și strângând punga umplută cu azot.

Comentarii

• Cum se face ei lucrează? După cum văd, ard cărbune. Deci, rezultatul nu va fi ‘ să fie azot, ci un amestec $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $.
• (+1) Acesta este un exemplu frumos de gândire în afara casetei! Voi încerca și voi vota imediat după ce se publică acest lucru. Mulțumesc!

Conform Wikipedia puteți genera azot pur prin încălzirea azidelor metalice, care dă azot și metal. Azida de sodiu nu nu este prea scump .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Cu toate acestea, așa cum vă puteți aștepta, este posibil să nu fie o reacție foarte sigură ca prima reacție care mi-a venit în minte când ați cerut o reacție cu randament mare de azot gazos este cea a TNT, deși acest lucru nu ar da un randament pur așa cum ați cerut. Azidele sunt, de asemenea, explozive. Azida de sodiu este utilizată în jgheaburile de evacuare a airbagurilor auto și de avion , unde această reacție exactă este utilizată pentru a umfla rapid aceste caracteristici de siguranță. Sodiul metalic format este apoi reacționat în continuare la compușii de sodiu mai puțin periculoși.

Comentarii

• Aceasta poate fi o reacție de descompunere extrem de violentă. ‘ este reacția care generează suficient gaz într-o clipă pentru a umple un airbag …
• Vă rugăm să nu folosiți nimeni acest lucru. Nu numai că azida de sodiu este explozivă, ci ‘ este foarte toxică.
• Chiar dacă reacția și reactantul sunt destul de neplăcute, aceasta este una dintre metodele care produc azotul cel mai pur la scară de laborator.
• Acesta ‘ este, de asemenea, interesant faptul că Brauer ‘ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie recomandă această metodă exclusiv pentru generarea de azot în laborator.

Pentru a genera azot puteți amesteca azotat de potasiu, acid clorhidric și zinc. Ar genera azot, iar produsele secundare vor fi clorură de zinc, clorură de amoniu și clorură de potasiu. Azotul ar fi amestecat cu niște vapori de HCl, pe care i-ați putea elimina prin barbotare în apă.

Arderea monoxidului de dinitrogen poate produce și azot.