Frage:
Gibt es eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, Stickstoffgas zu erzeugen?
docscience
2014-12-17 03:19:16 UTC
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Es ist ziemlich einfach, eine signifikante Ausbeute an Wasserstoffgas zu erzeugen, indem einfach Zinkmetall mit $ \ ce {HCl} $ oder Aluminium mit $ \ ce {NaOH} $ -Lösung umgesetzt wird. Aber gibt es eine einfache und kostengünstige chemische Reaktion, die eine signifikante Ausbeute an reinem Stickstoffgas erzeugt?

Flüssiger Stickstoff ist eher erhältlich, denke ich in Schweißfachgeschäften. Einige Reifengeschäfte füllen Reifen mit Stickstoff auf und verfügen über Druckgas.
@trb456 hatte wirklich die beste Antwort auf diese Frage, da ich das Erhitzen oder Arbeiten mit Aziden nicht als sicheres und praktisches Mittel betrachte. Die potenziellen Nebenprodukte $ NO $ und $ HNO_3 $ sind giftig und daher ist es wahrscheinlich eine gute Idee, die vorgeschlagenen Mittel bereitzustellen, um diese Gase aus dem erzeugten Gas zu entfernen.
Acht antworten:
user467
2014-12-17 08:15:57 UTC
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Laut Wikipedia haben wir diese Labormethode:

$$ \ ce {NH4Cl (aq) + NaNO2 (aq) → N2 (g) + NaCl (aq) + 2 H2O (l)} $$ span>

Auch nach Wikipedia erzeugt diese Methode kleine Mengen an Verunreinigungen von $ \ ce {NO } $ span> und $ \ ce {HNO3} $ span>, die beseitigt werden können, indem das Gas durch Kaliumdichromat geleitet wird $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ span> gelöst in Schwefelsäure $ \ ce {(H2SO4)} $ span>

Beide Ammoniumchlorid und Natriumnitrit sind vernünftigerweise verfügbare Chemikalien, und die anderen Produkte (Speisesalz und Wasser) sind zweifellos sicher. Schwefelsäure kann je nach Wohnort etwas schwieriger zu bekommen sein, und Kaliumdichromat ist am schwierigsten, da von der Verwendung von sechswertigem Chrom abgeraten wird (und Sie sollten nach Verfahren suchen, um den zu reduzieren $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ span> bis $ \ ce {Cr2O3} $ span>). Ansonsten scheint dies der beste Ansatz zu sein.

matt_black
2014-12-18 03:01:17 UTC
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Sie können einen einfachen zweistufigen Prozess ausprobieren. Nehmen Sie etwas Luft und verbrennen Sie kohlenstoffreiches Material, bis keine weitere Verbrennung mehr erfolgt. Führen Sie dann das verbleibende Gas durch eine alkalische Lösung, um das Kohlendioxid zu entfernen. Das verbleibende Gas besteht zu mehr als 95% aus Stickstoff.

Und Sie erhalten dies ohne teure Chemikalien.

kluger Ansatz. Ich nehme an, Sie könnten die Reinheit erhöhen, indem Sie das richtige Material zum Verbrennen auswählen und die Temperatur steuern. Gibt es für $ CO $, die daraus resultieren könnten, andere kostengünstige Filtermethoden, die es entfernen könnten?
@docscience Es gibt viele industrielle Methoden (z. B. Weiterleiten des Gases über Kupferoxid) und viele physikalische Methoden (wenn die Konzentration gering ist, funktioniert Aktivkohle).
Wie wäre es mit einem O2-Scavenger, je nach Tankvolumen könnte man auch meistens Stickstoff bekommen; Fügen Sie auch einen CO2-Scavenger hinzu, um mehr Wirkung zu erzielen. Ich mache das zu Hause und es funktioniert bei mir.
andselisk
2017-10-10 19:42:32 UTC
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Eine weitere klassische Methode zur Herstellung von $ \ ce {N2} $ im Labor, die noch nicht erwähnt wurde, ist die oxidative Dehydrierung von Ammoniak zu Stickstoff, typischerweise mit Hilfe von Übergangsmetalloxiden, z. B.:

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

Die Reaktion mit Kupfer (II) oxid wird als kanonisch angesehen und häufig in Lehrbüchern und Laborhandbüchern aufgeführt, z. B. Ein Lehrbuch der praktischen Chemie [1, S. 6] aus dem Jahr 1921 beschreibt diesen Prozess wie folgt:

Stickstoff wird gewonnen, indem Luft zuerst durch · 880 Ammoniak und dann über glühende Kupferspäne geleitet wird. Der Luftsauerstoff wird vom Kupfer absorbiert und das entstehende Kupferoxid wird vom Ammoniak sofort wieder zu Kupfer reduziert. Die häufigen Erneuerungen des Inhalts des Kupferrohrs werden somit vollständig vermieden.

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

Das Gas sollte mit Schwefelsäure (1: 4) gewaschen werden, um keinen Ammoniaküberschuss zu verursachen, und mit starker Schwefelsäure getrocknet werden. Die Verwendung von verdünnter Säure zur Befreiung von Ammoniak dient dazu, die Gefahr eines starken Temperaturanstiegs zu vermeiden, falls ein großer Überschuss an Ammoniak auftritt.

Verfahren zur Gewinnung von Stickstoff über Die thermische Zersetzung von $ \ ce {NH4NO2} $ wird als ziemlich unpraktisch kritisiert, die möglicherweise zu einer Explosion führen kann.

Durch vorsichtiges Erhitzen einer Lösung können kleine Mengen Stickstoff hergestellt werden von Ammoniumnitrit (Natriumnitrit und Ammoniumchlorid in molekularen Anteilen). [...] Die Methode wird nicht empfohlen, da sie schwer zu kontrollieren ist und der Stickstoff im Allgemeinen mit Stickoxiden kontaminiert ist, insbesondere wenn die Wirkung heftig wird.

Stattdessen kann man Verwenden Sie "Volcano Demo" ( thermische Zersetzung von Ammoniumdichromat) als etwas sicherere Alternative:

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

Heutzutage bieten verschiedene Quellen leicht abweichende Techniken für den Reaktionstyp (1). Andere Metalloxide wie $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, deren binäre und ternäre Gemische auf mit Seltenen Erden dotierten Substraten auf Siliciumdioxid- und Aluminiumoxid-Träger (Y, meistens) sind zur selektiven katalytischen Oxidation bei niedrigeren Temperaturen fähig [2, 3].

Referenzen

  1. Hood, GF; Carpenter, J. A. Ein Lehrbuch der praktischen Chemie; J. & A. Churchill, 1921. ( Google Books).
  2. Li, Y.; Armor, JN Angewandte Katalyse B: Umwelt 1997 , 13 (2), 131–139 DOI: 10.1016 / S0926-3373 (96) 00098-7.
  3. Gang, L.; van Grondelle, J.; Anderson, B. G.; van Santen, R. A. Journal of Catalysis 1999 , 186 (1), 100–109 DOI: 10.1006 / jcat.1999.2524.
  4. ol>
Flux-Man
2020-06-19 23:29:46 UTC
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Es gibt eine unglaublich einfache, billige und einfache Möglichkeit, Stickstoffgas mit einer Reinheit von nahezu 99 Prozent herzustellen, wenn Sie es nicht komprimieren müssen. Ich habe diese Methode in meinen Chemieexperimenten verwendet, wenn ich nur geringe Mengen Stickstoff benötigte oder wenn ich Reaktionen ohne reaktiven Sauerstoff durchführen musste.

Kaufen Sie einfach Handwärmer von Walmart oder vielen anderen Quellen. Verwenden Sie einen großen, wiederverschließbaren Hochleistungsbeutel und füllen Sie ihn so gut wie möglich mit normaler, nicht kontaminierter Luft. Wenn Sie den Handwärmer dort hineinlassen, absorbiert er fast den gesamten Sauerstoff und hinterlässt etwa 1 Prozent "aller anderen Gase", die sich natürlich in der Atmosphäre befinden. Persönlich klebe ich einen luftdichten kleinen Gummischlauch (einen Schlauch aus Aquarienblasen, der auch bei Walmart oder einer anderen Zoohandlung erhältlich ist) und klemme ihn dann mit einer kleinen, aber starken Federklemme zu (obwohl andere Klemmen fällig sind). Ich habe festgestellt, dass der Handwärmer austrocknen kann, bevor er seine Fähigkeit zur Aufnahme von O2 verliert. Deshalb schneide ich ein Ende auf, versiegele es mit Wäscheklammern (nur um zu verhindern, dass der Inhalt herausläuft und Unordnung macht) und sprühe es jetzt LEICHT und dann mit Nebel aus einer streunenden Flasche. Wenn Sie sich jedoch keine Sorgen über den in diesen Paketen enthaltenen Kohlenstoff, das Eisenpulver und das Speisesalz machen (alle sehr harmlos), können Sie das Paket aufschneiden und einfach in den Boden des Beutels werfen und wie oben beschrieben einmal in a sprühen während. Sie werden überrascht sein, wie lange sie halten und wie viele Beutel mit Stickstoff Sie mit nur einer Handwärmerpackung erhalten können. Wenn Sie nicht befürchten, Ihrem O2-gespülten Experiment überschüssige Wärme hinzuzufügen, legen Sie den Handwärmer einfach in den Beutel mit dem beiliegenden Becher. Andernfalls können Sie Luft aus einem anderen Beutel und Gefäß spülen, indem Sie den Schlauch einführen und den mit Stickstoff gefüllten Beutel zusammendrücken.

Wie arbeiten Sie?Wie ich sehen kann, verbrennen sie Holzkohle.Das Ergebnis ist also nicht Stickstoff, sondern eine Mischung aus $ \ ce {N2} $ + $ \ ce {CO2} $ + $ \ ce {CO} $.
(+1) Dies ist ein schönes Beispiel für ein Denken über den Tellerrand hinaus!Ich werde es versuchen und gleich abstimmen, nachdem dies veröffentlicht wurde.Vielen Dank!
selkie222
2014-12-17 03:33:39 UTC
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Laut Wikipedia können Sie durch Erhitzen von Metallaziden reinen Stickstoff erzeugen, der Stickstoff und das Metall abgibt. Natriumazid ist nicht wirklich teuer.

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

Wie Sie vielleicht erwarten, ist dies jedoch möglicherweise keine sehr sichere Reaktion, da die erste Reaktion, die mir in den Sinn kam, als Sie nach einer Reaktion mit großer Ausbeute an Stickstoffgas fragten, die von TNT ist, obwohl dies nicht der Fall wäre Geben Sie eine reine Ausbeute, wie Sie benötigt haben. Azide sind auch explosiv. Natriumazid wird in Auto-Airbags und Flugzeug-Fluchtrutschen verwendet, wo genau diese Reaktion verwendet wird, um diese Sicherheitsmerkmale schnell aufzublasen. Das gebildete metallische Natrium wird dann weiter zu weniger gefährlichen Natriumverbindungen umgesetzt.

Dies kann eine äußerst heftige Zersetzungsreaktion sein. Es ist die Reaktion, die im Nu genug Gas erzeugt, um einen Airbag zu füllen ...
Please nobody use this. Not only is sodium azide explosive, it's very toxic.
Obwohl die Reaktion und der Reaktant ziemlich unangenehm sind, ist dies eine der Methoden, die im Labormaßstab reinsten Stickstoff produzieren.
It's also interesting that Brauer's *Handbuch der präparativen anorganischen Chemie* recommends this method exclusively for the nitrogen generation in the lab.
Anonymous
2018-09-23 10:33:22 UTC
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Um Stickstoff zu erzeugen, könnten Sie Kaliumnitrat, Salzsäure und Zink mischen. Es würde Stickstoff erzeugen und die Nebenprodukte wären Zinkchlorid, Ammoniumchlorid und Kaliumchlorid. Der Stickstoff würde mit einigen HCl-Dämpfen gemischt, die Sie könnten durch Blasenbildung in Wasser entfernen.

Die Verbrennung von Distickstoffmonoxid kann auch Stickstoff erzeugen.

pradikshan
2017-08-28 15:01:38 UTC
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Thermische Zersetzung von Ammoniumnitrit: $$ \ ce {NH4NO2 -> N2 + H2O} $$

Bitte erläutern Sie mehr. Bei Chem.SE möchten wir, dass die Antworten Begründungen und Erklärungen enthalten, andernfalls werden sie wahrscheinlich herabgestuft und / oder gelöscht.
Ich denke, es ist erwähnenswert, dass sich festes Ammoniumnitrit mit einer Explosion zersetzt.
R. Walz
2017-10-10 12:08:52 UTC
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Mit Wärme umgesetztes Ammoniumdichromat erzeugt nur ein gasförmiges Produkt, Stickstoff. Durch einen Bubbler filtern, um Partikel herauszuholen. Siehe Wikipedia unter Ammoniumdichromat für die Reaktionsgleichung und Stöchiometrie.
Es wird als bewährte Methode angesehen, eine tatsächliche Reaktion, Bedingungen und [Originalquelle] (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/j150556a040) (ACS-Bibliografiestil verwenden) in Ihre Frage aufzunehmen. Vermeiden Sie das Zitieren von Enzyklopädien und Nur-Link-Antworten. Außerdem beginnen chemische Namen im Allgemeinen mit Kleinbuchstaben, es sei denn, es handelt sich um ein erstes Wort in einem Satz.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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