Według Wikipedii mamy tę metodę laboratoryjną:

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

Również według Wikipedii ta metoda generuje małe ilości zanieczyszczeń $ \ ce {NIE } $ i $ \ ce {HNO3} $ , które można wyeliminować przepuszczając gaz przez dwuchromian potasu $ \ ce {(K2Cr2O7)} $ rozpuszczony w kwasie siarkowym $ \ ce {(H2SO4)} $

Oba chlorek amonu i azotyn sodu są substancjami chemicznymi dostępnymi w rozsądnym zakresie, a inne produkty (sól kuchenna i woda) są niezaprzeczalnie bezpieczne. Kwas siarkowy może być nieco trudniejszy do zdobycia w zależności od miejsca zamieszkania, a dwuchromian potasu będzie najtrudniejszy, biorąc pod uwagę, że odradza się stosowanie sześciowartościowego chromu (i należy zbadać procedury w celu zmniejszenia $ \ ce {Cr2O7 ^ {- 2}} $ do $ \ ce {Cr2O3} $ ). Ale poza tym wygląda to na najlepsze podejście.

Możesz spróbować prostego dwuetapowego procesu. Weź trochę powietrza, spal w nim trochę materiału bogatego w węgiel, aż przestanie się palić. Następnie przepuść pozostały gaz przez roztwór alkaliczny, aby usunąć dwutlenek węgla. Pozostały gaz będzie zawierał więcej niż 95% azotu.

I otrzymujesz go bez drogich chemikaliów.

Jeszcze jedną klasyczną metodą przygotowania $ \ ce {N2} $ w laboratorium, o której jeszcze nie wspomniano, jest utleniające odwodornienie amoniaku do azotu, zwykle przy pomocy tlenków metali przejściowych, np .:

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

Reakcja z tlenkiem miedzi (II) jest uważana za kanoniczną i często jest wymieniana w podręcznikach i podręcznikach laboratoryjnych, na przykład A Text-book of Practical Chemistry [1, s. 6] z 1921 r. Opisuje ten proces następująco:

Azot jest uzyskiwany przez przepuszczenie powietrza najpierw przez · 880 amoniaku, a następnie przez rozgrzane do czerwoności wióry miedzi. Tlen z powietrza jest absorbowany przez miedź, a powstały tlenek miedzi jest natychmiast redukowany z powrotem do miedzi przez amoniak. W ten sposób całkowicie unika się częstego odnawiania zawartości rurki miedzianej.

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

Gaz należy przemyć kwasem siarkowym (1: 4) w celu usunięcia nadmiaru amoniaku i osuszyć mocnym kwasem siarkowym. Użycie rozcieńczonego kwasu w celu uwolnienia go od amoniaku ma na celu uniknięcie niebezpieczeństwa znacznego wzrostu temperatury w przypadku nadmiaru amoniaku.

Metoda otrzymywania azotu metodą rozkład termiczny $ \ ce {NH4NO2} $ jest krytykowany jako raczej niewygodny, który może potencjalnie spowodować eksplozję.

Małe ilości azotu można przygotować przez ostrożne podgrzanie roztworu azotynu amonu (azotyn sodu i chlorek amonu w proporcjach molekularnych). [...] Metoda nie jest zalecana, ponieważ jest trudna do kontrolowania, a azot jest na ogół zanieczyszczony tlenkami azotu, zwłaszcza gdy akcja staje się gwałtowna.

Zamiast tego można wykorzystaj „demonstrację wulkanu” ( rozkład termiczny dwuchromianu amonu) jako nieco bezpieczniejszą alternatywę:

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

Obecnie różne źródła podają nieco odmienne techniki dla typu reakcji (1). Inne tlenki metali, takie jak $ \ ce {TiO2} $, $ \ ce {V2O5} $, $ \ ce {MnO2} $, ich dwuskładnikowe i trójskładnikowe mieszaniny na podłożach wspartych na krzemionce i tlenku glinu domieszkowanych metalami ziem rzadkich (Y, głównie) są zdolne do selektywnego utleniania katalitycznego w niższych temperaturach [2, 3].

Referencje

1. Hood, GF; Carpenter, J. A. A Text-Book of Practical Chemistry; J. & A. Churchill, 1921. ( Książki Google).
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, R. A. Journal of Catalysis 1999 , 186 (1), 100–109 DOI: 10.1006 / jcat.1999.2524.

Jest jeden niesamowicie prosty, tani i łatwy sposób na wytworzenie azotu o czystości prawie 99%, jeśli nie potrzebujesz go sprężać. Używałem tej metody w moich eksperymentach chemicznych, gdy potrzebowałem tylko niewielkich ilości azotu lub gdy potrzebowałem przeprowadzić reakcje bez reaktywnego tlenu.

Po prostu kup ogrzewacze do rąk w Walmart lub wielu innych źródłach. Użyj wytrzymałej, dużej, zamykanej torby i napełnij ją najlepiej jak potrafisz zwykłym, niezanieczyszczonym powietrzem. Wrzuć tam ogrzewacz do rąk, a wchłonie on prawie cały tlen, pozostawiając około 1% „wszystkich innych gazów”, które naturalnie występują w atmosferze. Osobiście przyklejam szczelną małą gumową rurkę (wąż z bełkotki akwariowej, którą można znaleźć również w Walmart lub jakimkolwiek sklepie zoologicznym), a następnie zaciskam ją małym, ale mocnym zaciskiem sprężynowym (chociaż inne zaciski będą wymagały). Odkryłem, że podgrzewacz do rąk może wyschnąć, zanim straci zdolność wchłaniania O2, więc rozciąłem jeden koniec, uszczelniłem go zaciskami do prania (tylko po to, aby zawartość nie rozlała się i nie bałaganił) i teraz LEKKO spryskuję a potem mgłą z zabłąkanej butelki. Jeśli jednak nie martwisz się węglem, proszkiem żelaza i solą kuchenną zawartymi w tych opakowaniach (wszystko to jest bardzo nieszkodliwe), możesz rozciąć paczkę i po prostu wrzucić ją na dno torby i spryskać, jak opisano powyżej, raz w podczas. Zdziwiłbyś się, jak długo wytrzymują i ile worków wypełnionych azotem można uzyskać z jednego opakowania podgrzewacza do rąk. Jeśli nie martwisz się o dodanie nadmiaru ciepła do eksperymentu z oczyszczeniem z O2, po prostu umieść ogrzewacz dłoni w torbie zawierającej dołączoną zlewkę. W przeciwnym razie możesz usunąć powietrze z innego worka, naczynia, wkładając wąż i ściskając worek wypełniony azotem.

Według Wikipedii czysty azot można wytwarzać przez ogrzewanie azydków metali, co powoduje wydzielanie azotu i metalu. Azydek sodu jest niezbyt drogi.

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

Jednak, jak możesz się spodziewać, może to nie być bardzo bezpieczna reakcja, ponieważ pierwszą reakcją, która przyszła mi do głowy, gdy poprosiłeś o reakcję z dużą wydajnością gazowego azotu, jest trotyl, chociaż nie daj czysty plon, jak tego zażądałeś. Azydki są również wybuchowe. Azydek sodu jest stosowany w samochodowych poduszkach powietrznych i zsuwniach ucieczki samolotów, gdzie ta dokładna reakcja jest używana do szybkiego nadmuchania tych zabezpieczeń. Powstały metaliczny sód jest następnie poddawany dalszej reakcji na mniej niebezpieczne związki sodu.

Aby wytworzyć azot, możesz zmieszać azotan potasu, kwas solny i cynk. Wytworzy on azot, a produktami ubocznymi będą chlorek cynku, chlorek amonu i chlorek potasu. Azot byłby mieszany z niektórymi oparami HCl, co można usunąć przez przepuszczenie go w wodzie.

Spalanie podtlenku azotu może również wytwarzać azot.

Rozkład termiczny azotynu amonu: $$ \ ce {NH4NO2 -> N2 + H2O} $$

Dwuchromian amonu w reakcji z ciepłem wytwarza tylko jeden produkt gazowy, azot. Przefiltruj przez bełkot, aby usunąć z niego cząsteczki. Zobacz Wikipedię pod Dichromianem amonu dla równania reakcji i stechiometrii.