Finns det ett enkelt och billigt sätt att generera kvävgas?

Per Wikipedia har vi den här laboratoriemetoden:

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

Denna metod genererar även per Wikipedia små mängder föroreningar av $ \ ce {NO} $ och $ \ ce {HNO3} $ , vilket kan elimineras med passerar gasen genom kaliumdikromat $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ löst i svavelsyra $ \ ce {(H2SO4) } $

Både ammoniumklorid och natriumnitrit är rimligt tillgängliga kemikalier, och de andra produkterna (bordssalt och vatten) är onekligen säkra. Svavelsyra kan bli lite svårare att få beroende på var du bor, och kaliumdikromat kommer att vara det svåraste med tanke på att användningen av sexvärt krom avskräcks (och du bör undersöka procedurer för att minska $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ till $ \ ce {Cr2O3} $ ). Men annars ser det ut som det bästa tillvägagångssättet.

Du kan prova en enkel tvåstegsprocess. Ta lite luft, bränn lite kolrikt material i den tills ingen ytterligare förbränning inträffar. För sedan resterande gas genom en alkalisk lösning för att avlägsna koldioxiden. Den återstående gasen kommer att vara mer än 95% kväve.

Och du får detta utan dyra kemikalier.

Kommentarer

• smart tillvägagångssätt. Jag antar att du kan öka renheten genom att välja rätt material att bränna och kontrollera temperaturen. Finns det andra billiga filtreringsmetoder som kan ta bort det för $ CO $?
• @docscience Det finns många industriella metoder (t.ex. att leda gasen över kopparoxid) och många fysiska metoder (om koncentrationen är liten, aktiverat kol kommer att fungera).
• Vad sägs om att använda en O2-rensare, beroende på tankvolymen kan du också få mest kväve; lägg också till en co2-scavenger för mer effekt. Jag gör det här hemma och det fungerar för mig.

Ytterligare en klassisk metod för $ \ ce {N2} $ beredning i laboratoriet som ännu inte har nämnts är oxidativ dehydrogenering av ammoniak till kväve, typiskt med hjälp av övergångsmetalloxider, t.ex.:

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

Reaktion med koppar (II) -oxid anses vara kanonisk och listas ofta i läroböcker och labhandböcker, till exempel En textbok för praktisk kemi [1, s. 6] från 1921 beskriver denna process som följer:

Kväve erhålls genom att luft passerar först genom · 880 ammoniak och sedan över glödgade kopparsvängningar. koppar och den resulterande kopparoxiden reduceras genast tillbaka till koppar genom ammoniak. De täta förnyelserna av kopparrörets innehåll undviks således helt.

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

Gasen bör tvättas med svavelsyra (1: 4) för att fri från överskott av ammoniak och torkas med stark svavelsyra. Användningen av utspädd syra för att frigöra den från ammoniak är att undvika risken för en stor temperaturökning om ett stort överskott av ammoniak skulle komma över.

Metod för att få kväve via termisk nedbrytning av $ \ ce {NH4NO2} $ kritiseras som en ganska obekväm en som potentiellt kan resultera i en explosion.

Små mängder kväve kan framställas genom att försiktigt värma en lösning av ammoniumnitrit (natriumnitrit och ammoniumklorid i molekylära proportioner). […] Metoden rekommenderas inte eftersom den är svår att kontrollera, och kvävet är i allmänhet förorenat med kväveoxider, särskilt när åtgärden blir våldsam.

Istället kan man använda ”vulkandemo” ( termisk nedbrytning av ammoniumdikromat ) som något säkrare alternativ:

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

Idag ger olika källor något avvikande tekniker för reaktionstyp (1). Andra metalloxider som $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, deras binära och ternära blandningar på kiseldioxid- och aluminiumoxidbärade substrat dopade med sällsynta jordartsmetaller (Y, mestadels) kan selektiv katalytisk oxidation vid lägre temperaturer [2, 3].

Referenser

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. A Text-Book of Practical Chemistry; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Books ).
2. Li, Y .; Rustning, JN Tillämpad katalys B: Miljö 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 finns ett otroligt enkelt, billigt och enkelt sätt att göra kvävgas med nära 99 procents renhet om du inte behöver komprimera det. Jag har använt den här metoden i mina kemiexperiment när jag behövde bara små mängder kväve eller när jag behöver göra reaktioner i frånvaro av reaktivt syre.

Köp bara handvärmare från Walmart eller många andra källor. Använd en kraftig, stor återförslutbar påse och fyll den så bra du kan med vanlig, förorenad luft. Släpp handvärmaren där inne och den absorberar nästan allt syre, vilket ger dig cirka 1 procent ” alla andra gaser ” som är naturligt i atmosfären. Personligen limar jag ett lufttätt litet gummirör (en slang från akvariumbubblor, som också finns på Walmart eller någon djuraffär) och klämmer sedan fast den med en liten men stark fjäderklämma (även om andra klämmor kommer att bero). Jag har hittat att den handvärmare kan torka ut innan den tappar sin förmåga att absorbera O2, så jag skär upp ena änden, tätar den med tvättklämmor (bara för att hålla innehållet från att spillas ut, gör en röra) och sprutar det lätt nu och sedan med dimma från en omvänd flaska. Men om du inte är orolig för kol, järnpulver och bordssalt som finns i dessa paket (alla mycket ofarliga) kan du klippa upp paketet och bara dumpa det i påsens botten , och spray som beskrivs ovan en gång i taget. Du skulle bli förvånad över hur länge de håller och hur många påsar fulla med kväve du kan få från bara en hand varmare paket. Om du inte är orolig för att lägga till överflödig värme till din O2-renade experimentera, lägg bara handvärmaren i påsen som innehåller den medföljande bägaren. Annars kan du rensa luft ur en annan påse, kärl genom att sätta i slangen och klämma den kvävefyllda påsen.

Kommentarer

• Hur gör de arbetar? Som jag ser bränner de kol. Så resultatet blir ’ inte kväve, men en $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $ -mix.
• (+1) Detta är ett bra exempel på att tänka utanför lådan! Jag kommer att prova det och rösta omedelbart efter att detta har publicerats. Tack!

Enligt Wikipedia du kan generera rent kväve genom att värma metallazider, som ger ut kväve och metallen. Natriumazid är inte riktigt dyrt .

$$ \ ce {2NaN_3 – > 2Na + 3N_2} $$

Men som du kan förvänta dig är det här kanske inte en mycket säker reaktion som den första reaktionen som kom upp i mitt sinne när du bad om en reaktion med stort utbyte av kvävgas är den för TNT, men det skulle inte ge ett rent utbyte som du har krävt. Azider är också explosiva. Natriumazid används i bilkrockkuddar och flygutflyktrännor där denna exakta reaktion används för att snabbt blåsa upp dessa säkerhetsfunktioner. Det bildade metalliska natriumet omsätts sedan vidare till mindre farliga natriumföreningar.

Kommentarer

• Detta kan vara en extremt våldsam nedbrytningsreaktion. Det ’ är reaktionen som genererar tillräckligt med gas på ett ögonblick för att fylla en krockkudde …
• Ingen ska använda den här. Inte bara är natriumazid explosivt, det ’ är mycket giftigt.
• Även om reaktionen och reaktanten är ganska obehagliga är detta en av metoderna som producerar renaste kväve i laboratorieskala.
• Det ’ är också intressant att Brauer ’ s Handbuch der pr ä parativen anorganischen Chemie rekommenderar denna metod uteslutande för kvävegenerering i laboratoriet.

För att generera kväve kan du blanda kaliumnitrat, saltsyra och zink. Det skulle generera kväve och biprodukterna kommer att vara zinkklorid, ammoniumklorid och kaliumklorid. Kvävet skulle blandas med några HCl-ångor, som du kan ta bort genom att bubbla det i vatten.

Förbränningen av dinitrogenmonoxid kan också producera kväve.