Как из азотной кислоты получить нитрат аммония. Нитраты, их получение и свойства

Изобретение относится к получению солей азотной кислоты. Сущность способа состоит в том, что нитрит-нитратные растворы, полученные путем абсорбции окислов азота содой или едким натром, упаривают до концентрации суммы солей 750-900 г/л без выделения твердой фазы и при температуре 70-90 o С направляют на инверсию, инверсионные газы разбавляют воздухом и возвращают на стадию абсорбции, причем контактное отделение аммиака для получения нитрозных газов включают периодически по мере отработки нитрита натрия, а продукционные растворы нитрата натрия перерабатывают в солевой продукт известным способом, включающим кристаллизацию и сушку продукта. Технический результат состоит в том, что способ позволяет получать нитрат натрия без производства нитрита натрия, а также использовать азотную кислоту в качестве донора окислов азота на стадии инверсии вместо каталитического окисления аммиака. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано на предприятиях, выпускающих соли азотной кислоты. Известен способ получения нитрата натрия путем нейтрализации раствора соды и (или) едкого натра азотной кислотой (В.А. Клевке, Н.Н. Поляков, Л.З. Арсеньева. Технология азотных удобрений. - М.: Госхимиздат, 1956, с. 94; патент РФ 2159738 от 03.12.1999. Способ получения нитрата натрия). Недостатком известных способов является низкая концентрация нитрата натрия в продукционном растворе (320-360 г/л) и связанный с этим большой расход пара на его концентрирование перед кристаллизацией готового продукта. Наиболее близким по технической сущности является способ получения нитрата натрия из нитрит-нитратных растворов путем инверсии последних азотной кислотой (М.А. Миниович, В.М. Миниович. Соли азотистой кислоты. - М.: Химия, 1997, с. 100-101). Недостатком этого способа является необходимость одновременного производства нитрита натрия и использование дорогостоящих платиноидных катализаторов для конверсии аммиака до окислов азота. Задачей данного предлагаемого изобретения является разработка способа получения нитрата натрия из нитрит-нитратных растворов без производства нитрита натрия, спрос на который носит выраженный сезонный характер, а также использование азотной кислоты для получения окислов азота на стадии инверсии вместо каталитического окисления аммиака кислородом воздуха. Поставленная цель достигается тем, что после стадии окисления аммиака кислородом воздуха, охлаждения нитрозных газов, абсорбции их раствором соды или едкого натра, нитрит-нитратный раствор упаривают без выделения твердой фазы до суммы солей 750-900 г/л и направляют на инверсию. При смешении раствора с неконцентрированной азотной кислотой интенсивно протекает известная реакция: 3NaNО 2 + 2HNО 3 = 3NaNО 3 + 2NO + Н 2 О. Соотношение потоков азотной кислоты и раствора нитрит-нитратных солей, в котором сумма солей составляет 750-900 г/л, поддерживается таким образом, чтобы кислотность промежуточного продукционного раствора была в пределах 30-80 г/л HNО 3 . Образующиеся окислы азота отдуваются в инверсионной колонне воздухом. Поскольку инверсия осуществляется в присутствии повышенной концентрации нитрита натрия, перед поступлением на стадию абсорбции инверсионные газы разбавляются дополнительным количеством воздуха. На абсорбции они поглощаются циркулирующим раствором, содержащим избыточную щелочность в виде соды или едкого натра. При этом вновь образуется нитрит и нитрат натрия. На чертеже показана схема реализации способа получения нитрата натрия. Пуск технологической схемы осуществляется традиционным образом: производится розжиг контактного аппарата на стадии конверсии аммиака, для чего используется газообразный аммиак и воздух. Нитрозные газы проходят котел-утилизатор, где охлаждаются до 200-220 o С и поступают в абсорбер, орошаемый циркулирующим нитрит-нитратным раствором, содержащим избыточное количество соды или едкого натра. Этот раствор (сумма солей 320-400 г/л) периодически отбирается на выпарку, где путем упаривания сумма солей (NaNО 2 + NaNO 3 + Na 2 CО 3) увеличивается до 750-900 г/л. Температура упаренного раствора поддерживается в пределах 70-90 o С, чтобы не допустить выпадения твердой фазы. Этот раствор направляют в инверсионную колонну-реактор непрерывного действия, куда одновременно дозируется неконцентрированная азотная кислота с содержанием 56-58 мас.% HNО 3 . Соотношение потоков азотной кислоты и раствора нитрит-нитратных солей подбирают таким образом, что в колонне поддерживается кислая среда и промежуточный продукционный раствор имеет кислотность 30-80 г/л HNО 3 . В реактор непрерывно подается воздух, что обеспечивает помимо улучшения перемешивания реагентов удаление из зоны реакции нитрозных газов. Промежуточный кислый раствор нитрата натрия направляют в нейтрализатор, где смешением с раствором соды или едкого натра его нейтрализуют до pH 8-10. Инверсионные нитрозные газы разбавляют дополнительным количеством воздуха и направляют в абсорбционную колонну. После накопления определенного количества нитрит-нитратных растворов контактное отделение останавливают, и выработка нитрата натрия продолжается за счет инверсионных нитрозных газов. При этом, как видно из приведенной реакции, донором оксида азота служит азотная кислота, и процесс продолжается, пока в системе присутствует восстановитель-нитрит натрия. По мере отработки нитрита натрия и понижения концентрации нитрозных газов появляется необходимость в подключении контактного окисления аммиака. Полученный продукционный раствор нитрата натрия перерабатывают в солевой продукт по известному способу путем упаривания, кристаллизации и отделения нитрата натрия с последующей его сушкой. Оборотные маточные растворы после накопления в них примесей (Сl-ионы) используют в процессе конверсионного получения нитрата калия из хлорида калия.

Формула изобретения

1. Способ получения нитрата натрия, включающий окисление аммиака кислородом воздуха, охлаждение нитрозных газов, абсорбцию их раствором соды или едкого натра, упаривание полученных нитрит-нитратных растворов, инверсию нитрита натрия азотной кислотой при температуре 70-90 o С с возвратом инверсионных газов на стадию абсорбции, нейтрализацию промежуточного раствора нитрата натрия, упаривание, кристаллизацию и сушку готового продукта, отличающийся тем, что упаренные до концентрации суммы солей 750-900 г/л нитрит-нитратные растворы без выделения твердой фазы направляют на инверсию и поддерживают кислотность промежуточного раствора 30-80 г/л HNO 3 , а инверсионные газы перед возвращением на стадию абсорбции разбавляют воздухом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию окисления аммиака включают периодически по мере отработки нитрита натрия на инверсии и снижения концентрации инверсионных нитрозных газов.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области утилизации компонентов жидких ракетных топлив, в частности переработке специальных нитросмесей, являющихся окислителем ракетного топлива, на удобрения и соли

Изобретение относится к способу получения нитрата щелочного металла и фосфата щелочного металла в одном и том же технологическом процессе из фосфатного сырья и нитратного сырья, включающий следующие этапы: а) взаимодействие фосфатного сырья с нитратным сырьем с образованием водной нитрофосфатной реакционной смеси, с последующим необязательным отделением твердого материала, б) введение водной нитрофосфатной реакционной смеси на этап первого ионного обмена, осуществляемого при наличии насыщенной ионами щелочного металла катионообменной смолы, для обмена катионов, присутствующих в реакционной смеси, на ионы щелочного металла, присутствующие в этой смоле, с получением потока, обогащенного ионами щелочного металла, в) осуществление первой кристаллизации потока, получаемого на этапе (б), при условиях, обеспечивающих кристаллизацию нитрата щелочного металла, и отделение кристаллизованного нитрата щелочного металла от маточного раствора, г) введение маточного раствора, образующегося на этапе (в), на этап второго ионного обмена, осуществляемого при наличии насыщенной ионами щелочного металла катионообменной смолы, для обмена катионов, присутствующих в маточном растворе, на ионы щелочного металла, присутствующие в этой смоле, с получением потока, содержащего фосфат, обогащенного ионами щелочного металла, и д) осуществление второй кристаллизации потока, получаемого на этапе (г), при условиях, обеспечивающих кристаллизацию фосфата щелочного металла, и отделение кристаллизованного фосфата щелочного металла от маточного раствора

Изобретение относится к получению солей азотной кислоты

Азотная кислота является сильной кислотой. Её соли - нитраты - получают действием HNO 3 на металлы, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Нитрат-ион в воде не гидролизуется.

Соли азотной кислоты при нагревании необратимо разлагаются, причём состав продуктов разложения определяется катионом:

а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния:

б)нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью:

в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

г) нитрат аммония:

Нитраты в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, но при высокой температуре в твердом состоянии являются сильными окислителями, например, при сплавлении твердых веществ:

Цинк и алюминий в щелочном растворе восстанавливают нитраты до NH 3:

Нитраты - широко используются как удобрения. При этом практически все нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому в виде минералов их в природе чрезвычайно мало; исключение составляют чилийская (натриевая) селитра и индийская селитра (нитрат калия). Большинство нитратов получают искусственно.

Жидкий азот применяется как хладагент и для криотерапии. В нефтехимии азот применяется для продувки резервуаров и трубопроводов, проверки работы трубопроводов под давлением, увеличения выработки месторождений. В горнодобывающем деле азот может использоваться для создания в шахтах взрывобезопасной среды, для распирания пластов породы.

Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных соединений, содержащих азот, таких, как аммиак, азотные удобрения, взрывчатые вещества, красители и т. п. Большие количества азота используются в коксовом производстве («сухое тушение кокса») при выгрузке кокса из коксовых батарей, а также для «передавливания» топлива в ракетах из баков в насосы или двигатели.

В пищевой промышленности азот зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941 , как газовая среда для упаковки и хранения, хладагент, а жидкий азот применяется при разливе масел и негазированных напитков для создания избыточного давления и инертной среды в мягкой таре.

Газообразным азотом заполняют камеры шин шасси летательных аппаратов.

31. Фосфор – получение, свойства, применение. Аллотропия. Фосфин, соли фосфония – получение и свойства. Фосфиды металлов, получение и свойства.

Фо́сфор - химический элемент 15-й группы третьего периода периодической системы Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 15. Элемент входит в группу пниктогенов.

Фосфор получают из апатитов или фосфоритов в результате взаимодействия с коксом и кремнезёмомпри температуре около 1600 °С:

Образующиеся пары фосфора конденсируются в приёмнике под слоем воды в аллотропическую модификацию в виде белого фосфора. Вместо фосфоритов для получения элементарного фосфора можно восстанавливать углём и другие неорганические соединения фосфора, например, в том числе, метафосфорную кислоту:

Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность снижается. Белый фосфор в воздухе при окислении кислородом воздуха при комнатной температуре излучает видимый свет, свечение обусловлено фотоэмиссионной реакцией окисления фосфора.

Фосфор легко окисляется кислородом:

(с избытком кислорода)

(при медленном окислении или при недостатке кислорода)

Взаимодействует со многими простыми веществами - галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства: с металлами - окислитель, образует фосфиды; с неметаллами - восстановитель.

С водородом фосфор практически не соединяется.

В холодных концентрированных растворах щелочей также медленно протекает реакция диспропорционирования:

Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:

Реакция окисления фосфора происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:

Наиболее активен химически, токсичен и горюч белый («жёлтый») фосфор, потому он очень часто применяется (в зажигательных бомбах и пр.).

Красный фосфор - основная модификация, производимая и потребляемая промышленностью. Он применяется в производстве спичек, взрывчатых веществ, зажигательных составов, различных типов топлива, а также противозадирных смазочных материалов, в качестве газопоглотителя в производстве ламп накаливания.

Элементарный фосфор при нормальных условиях существует в виде нескольких устойчивых аллотропических модификаций. Все возможные аллотропические модификации фосфора пока (2016 г.) до конца не изучены. Традиционно различают четыре его модификации: белый, красный, чёрный и металлический фосфор. Иногда их ещё называют главными аллотропными модификациями, подразумевая при этом, что все остальные описываемые модификации являются смесью этих четырёх. При стандартных условиях устойчивы только три аллотропических модификации фосфора (например, белый фосфор термодинамически неустойчив (квазистационарное состояние) и переходит со временем при нормальных условиях в красный фосфор). В условиях сверхвысоких давлений термодинамически устойчива металлическая форма элемента. Все модификации различаются по цвету, плотности и другим физическим и химическим характеристикам, особо, по химической активности. При переходе состояния вещества в более термодинамически устойчивую модификацию снижается химическая активность, например, при последовательном превращении белого фосфора в красный, потом красного в чёрный (металлический).

Фосфи́н (фосфористый водород , фосфид водорода , гидрид фосфора , фосфан РН 3) - бесцветный, ядовитый газ (при нормальных условиях) со специфическим запахом гнилой рыбы.

Фосфин получают при взаимодействии белого фосфора с горячей щёлочью, например:

Также его можно получить воздействием воды или кислот на фосфиды:

Хлористый водород при нагревании взаимодействует с белым фосфором:

Разложение йодида фосфония:

Разложение фосфоновой кислоты:

или её восстановление:

Химические свойства.

Фосфин сильно отличается от своего аналога, аммиака. Его химическая активность выше, чем у аммиака, он плохо растворим в воде, как основание значительно слабее аммиака. Последнее объясняется тем, что связи H−P поляризованы слабо и активность неподелённой пары электронов у фосфора (3s 2) ниже, чем у азота (2s 2) в аммиаке.

В отсутствие кислорода при нагревании разлагается на элементы:

на воздухе самопроизвольно воспламеняется (в присутствии паров дифосфина или при температуре свыше 100 °C):

Проявляет сильные восстановительные свойства:

При взаимодействии с сильными донорами протонов фосфин может давать соли фосфония, содержащие ион PH 4 + (аналогично аммонию). Соли фосфония, бесцветные кристаллические вещества, крайне неустойчивы, легко гидролизуется.

Соли фосфония, как и сам фосфин, являются сильными восстановителями.

Фосфи́ды - бинарные соединения фосфора с другими менее электроотрицательными химическими элементами, в которых фосфор проявляет отрицательную степень окисления.

Большинство фосфидов представляют собой соединения фосфора с типичными металлами, которые получаются прямым взаимодействием простых веществ:

Na + P (красн.) → Na 3 P + Na 2 P 5 (200 °C)

Фосфид бора можно получить как прямым взаимодействием веществ при температуре около 1000 °C, так и реакцией трихлорида бора с фосфидом алюминия:

BCl 3 + AlP → BP + AlCl 3 (950 °C)

Фосфиды металлов - неустойчивые соединения, которые разлагаются водой и разбавленными кислотами. При этом получается фосфин и, в случае гидролиза, - гидроксид металла, в случае взаимодействия с кислотами - соли.

Ca 3 P 2 + 6H 2 O → 3Ca(OH) 2 + 2PH 3

Ca 3 P 2 + 6HCl → 3CaCl 2 + 2PH 3

При умеренном нагревании большинство фосфидов разлагаются. Плавятся под избыточным давлением паров фосфора.

Фосфид бора BP, наоборот, тугоплавкое (t пл. 2000 °C, с разложением), весьма инертное вещество. Разлагается только концентрированными кислотами-окислителями, реагирует при нагревании с кислородом, серой, щелочами при спекании.

32. Оксиды фосфора – строение молекул, получение, свойства, применение.

Фосфор образует несколько оксидов. Важнейшими из них являются оксид фосфора (V) P 4 O 10 и оксид фосфора (III) P 4 O 6 . Часто их формулы пишут в упрощённом виде - P 2 O 5 и P 2 O 3 . В структуре этих оксидов сохраняется тетраэдрическое расположение атомов фосфора.

Оксид фосфора (III) P 4 O 6 - воскообразная кристаллическая масса, плавящаяся при 22,5°С и превращающаяся при этом в бесцветную жидкость. Ядовит.

При растворении в холодной воде образует фосфористую кислоту:

P 4 O 6 + 6H 2 O = 4H 3 PO 3 ,

а при реакции со щелочами - соответствующие соли (фосфиты).

Сильный восстановитель. При взаимодействии с кислородом окисляется до Р 4 О 10 .

Оксид фосфора (III) получается окислением белого фосфора при недостатке кислорода.

Оксид фосфора (V) P 4 O 10 - белый кристаллический порошок. Температура возгонки 36°С. Имеет несколько модификаций, одна из которых (так называемая летучая) имеет состав Р 4 О 10 . Кристаллическая решётка этой модификации слагается из молекул Р 4 О 10 , связанных между собой слабыми межмолекулярными силами, легко разрывающимися при нагревании. Отсюда и летучесть этой разновидности. Другие модификации полимерны. Они образованы бесконечными слоями тетраэдров РО 4 .

При взаимодействии Р 4 О 10 с водой образуется фосфорная кислота:

P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4 .

Будучи кислотным оксидом, Р 4 О 10 вступает в реакции с основными оксидами и гидроксидами.

Образуется при высокотемпературном окислении фосфора в избытке кислорода (сухого воздуха).

Благодаря исключительной гигроскопичности оксид фосфора (V) используется в лабораторной и промышленной технике в качестве осушающего и дегидратируюшего средства. По своему осушающему действию он превосходит все остальные вещества. От безводной хлорной кислоты отнимает химически связанную воду с образованием её ангидрида:

4HClO 4 + P 4 O 10 = (HPO 3) 4 + 2Cl 2 O 7 .

P 4 O 10 применяют как осушитель газов и жидкостей.

Широко используется в органическом синтезе в реакциях дегидратации и конденсации.

Селитрой называют азотнокислые соли (нитраты) аммония, натрия, кальция и калия. В основном, они применяются в сельском хозяйстве, в качестве минеральных удобрений, и в промышленном производстве пиротехнических изделий и взрывчатых веществ.

Нитрат калия считается очень ценным удобрением, так как одновременно содержит два важных для жизни растений вещества – азот и калий. Но, в тоже время, калиевая селитра является основой черного пороха и просто незаменима при изготовлении различной пиротехники. Однако эксперименты доморощенных умельцев по созданию ракет, дымовух и прочих «взрывалок» часто заканчиваются весьма плачевно. Поэтому продажа калиевой селитры в последнее время ограничена, и дачники с наступлением весны все чаще вынуждены задумываться, как сделать селитру самостоятельно. Наш совет предназначается садоводам-любителям, использующим калиевую селитру исключительно в мирных целях.

Как сделать калиевую селитру

1. Приобретите в хозяйственном магазине углекислый калий, он же поташ, и аммиачную селитру.
2. Растворите их по отдельности в теплой воде, лучше дистиллированной. Используйте равные весовые части реагентов. Смешайте в ненужной посуде оба раствора, вливая раствор поташа в раствор аммиачной селитры.
3. Поставьте кастрюлю на медленный огонь. Кастрюля должна быть достаточно большая, так как во время реакции смесь пенится и увеличивается в объеме. Регулярно помешивайте смесь. Вскоре из нее начнет выделяться газ аммиак с резким характерным запахом – это значит, что реакция пошла. Из-за резкого запаха газа процесс лучше проводить на улице или в помещении с хорошей вытяжкой.
4. После того, как выделение газа прекратиться, снимите кастрюлю с огня, и оставьте в прохладном месте на сутки. После этого на дне образуются крупные игольчатые кристаллы калиевой селитры, которые только достать, слив жидкость, и просушить.

Аммиачная селитра одно из самых распространенных удобрений, ее вносят при посеве практически под все сельскохозяйственные культуры, как зерновые, так и овощные, а также употребляют в качестве подкормки взрослых растений. В горном деле аммиачную селитру широко используют в качестве основного компонента бризантных взрывчатых веществ – аммонала, аммонита или аммотола. Аммиачная селитра продается во всех хозяйственных магазинах в отделах «Удобрения», где ее можно легко приобрести. Изготовление аммиачной селитры в кустарных условия крайне опасно и совершенно нерентабельно! Попробовать синтезировать ее самому можно лишь в малых дозах, соблюдая все правила техники безопасности, в учебных целях.

Как сделать аммиачную селитру

1. В хозяйственно магазине надо купить: нашатырный спирт, медный купорос, кальциевую селитру.
2. Смешиваем нашатырный спирт с медным купоросом до получения голубого цвета раствора. В результате реакции замещения мы получим гидрооксид меди, выпавший в осадок, и сульфат аммония, остающийся в растворе.
3. Сливаем раствор сульфата аммония с осадка и смешиваем его с кальциевой селитрой. В итоге, получаем сульфат кальция в виде осадка и раствор, содержащий нашу аммиачную селитру.

Мы описали основные способы получения селитры, а уж, что можно сделать из селитры, произведенной в домашних, условиях решать только вам.

Введение

Вряд ли кто-нибудь из вас ничего не слышал о нитрате натрия. Его название нередко упоминается еще в школе, не то что в промышленности. Но только название! А что еще известно про натриевую селитру? Вот о чем мы поговорим в сегодняшней статье.

Нитрат натрия (формула NaNO 3) является натриевой солью азотной кислоты. Его могут называть "натрием азотнокислым" или "натриевой/натронной/чилийской селитрой".

Свойства

Натрий азотнокислый представлен бесцветными длинными кристаллами, имеющими ромбоэдрическую или тригональную кристаллическую решетку. На вкус они являются очень солеными. В разных веществах растворяются по-разному, но лучше всего нитрат натрия "тает" в воде. При температуре 380 о С данное соединение разлагается на азотистокислый натрий и кислород. Реакция выглядит так: 2NaNO 3 => 2NaNO 2 + O 2. Также нитрат натрия может вступать в реакции обмена, вторым реагентом которых являются соли щелочных металлов. Одним из продуктов при этом всегда будет нитрат с растворимостью, значение которой будет гораздо ниже, чем у обсуждаемого сейчас вещества. Например, при взаимодействии натриевой селитры с хлоридом калия образуется нитрат калия и поваренная соль (хлорид натрия). В расплаве обсуждаемый нитрат проявляет сильные окислительные, а в растворе - восстановительные свойства. При его разложении выделяется кислород, и благодаря этому данное соединение может вступать в реакцию с неметаллами.

Данный нитрат можно получить несколькими способами:

Реакция азотной кислоты с металлом или оксидом натрия

При добавлении в азотную кислоту чистого натрия происходит реакция нейтрализации. Продуктами ее станут искомое вещество, вода, а также газообразные азот и его оксиды (I, II). Если к этой же кислоте добавить оксид натрия, то в результате получатся обсуждаемое сейчас соединение и вода.

Реакция азотной кислоты с кислыми солями или гидроксидом натрия

Если к HNO 3 добавить кислую соль натрия (например, его гидрокарбонат), то образуются искомое вещество, вода и углекислый газ, который быстро улетучивается. Если же вторым реагентом станет гидроксид натрия, то, как в случае с его оксидом и азотной кислотой, получаются только нитрат натрия и H 2 O.

Реакция аммиачной селитры с кислыми солями или гидроксидом натрия

Азотную кислоту может с успехом заменить нитрат аммония. Во время его взаимодействия с гидроксидом натрия образуются искомое вещество, вода и газообразный аммиак, а при реакции с гидрокарбонатом натрия продуктами станут эти соединения и углекислый газ.

Реакция поваренной соли с нитратом серебра

В этом случае происходит реакция обмена, продуктами которой являются нитрат натрия и хлорид серебра.

Применение

Данное вещество используется в качестве ценного азотного удобрения. Без нитрата натрия не обходятся пиротехническая, пищевая, стекольная и металлообрабатывающая отрасли промышленности. Натриевая селитра добывается из природных залежей несколькими способами:

Выщелачивание данного вещества с помощью горячей воды и кристаллизации;

Абсорбция окислов азота с использованием раствора пищевой соды;

Реакция обмена, в которой участвуют сульфат/хлорид/карбонат натрия и кальциевая/аммиачная селитра.

Заключение

Вот какую важную роль играет азотнокислый натрий. Есть еще и другие вещества, без которых не обходится человек, но о них поговорим в другой раз.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Получение закиси азота в домашних условиях

Получить веселящий газ можно несколькими путями. Самым доступным в домашних условиях является способ Г. Дэви - термическое разложение нитрата аммония (аммиачной селитры) по реакции:

NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O.

В лабораторных условиях более удобным является нагревание сульфаминовой кислоты с азотной кислотой:

NH 2 SO 2 OH + HNO 3 (73 %) = N 2 O + H 2 SO 4 + H 2 O.

Однако сульфаминовую и азотную кислоты достать труднее, поэтому мы остановимся на разложении аммиачной селитры. Кстати, разложение аммиачной селитры используется для синтеза закиси азота в промышленных масштабах.

При нагревании нитрата аммония имеет место несколько реакций. Приведем фрагменты из книги Л.И. Багал Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ (1975)

Нитрат аммония при нагревании несколько выше температуры плавления (сухой нитрат аммония плавится при 169.6°С), разлагается по реакции

NH 4 NO 3 NH 3 + HNO 3 (1)
<...>

Реакция разложения на закись азота и воду изучалась Бертело, Томсеном и Велеем. Первые два исследователя нашли, что реакция экзотермична

NH 4 NO 3 => N 2 O + 2H 2 O + 8.8 ккал (2)

Основными реакциями разложения нитрата аммония при температуре до 270°С являются (1) и (2). Расплавленный нитрат аммония при нагревании выше 250-260°С может выделять окислы азота, азот и воду:

NH 4 NO 3 => 0.5N 2 + NO + 2H 2 O
4NH 4 NO 3 => 3N 2 + N 2 O 4 + 8H 2 O
3NH 4 NO 3 => 2N 2 + N 2 O 3 + 6H 2 O

Саундерс (1922 г), основываясь на результатах газового анализа, пришел к убеждению, что основными реакциями разложения при температуре до 260°С являются (1) и (2), а также реакция

5NH 3 + 3HNO 3 => 4N 2 + 9H 2 O

Разложение при взрыве по его мнению протекает по реакции

8NH 4 NO 3 => 16H 2 O + 2NO 2 + 4NO + 5N 2
<...>

Для нормального процесса образования закиси азота путем разложения нитрата аммония его температурный режим и степень чистоты имеют исключительное значения.

Как видно из приведенных выше данных, аммиачная селитра при нагревании до 240-250°С разлагается с образованием закиси азота и воды, однако даже при этой температуре полученный "сырой" газ содержит пары азотной кислоты, оксиды азота NO и NO 2 , аммиак, хлор (за счет примесей хлоридов), азот и "туман" возогнанной аммиачной селитры. Понятно, что такую смесь вдыхать нельзя (если возникнет мысль повторить опыты Дэви), поскольку это смертельно опасно! Мало того, если колба закрыта резиновой пробкой, то она даже после кратковременного использования постепенно разрушается (с образованием совсем не безвредных продуктов).

Поэтому способ получения веселящего газа нагреванием аммиачной селитры на сковородке (который зачастую рекомендуют "гуру", чтобы посмеяться над "профанами") выглядит в лучшем случае как черный юмор.

Перейдем к рассмотрению установки. Нитрат аммония разлагают в колбе Вюрца при осторожном нагревании. Лучше использовать термометр, однако без него при необходимости можно обойтись. Как показал опыт лучше использовать нагрев примерно до 220°С, при этом наблюдается легкое "кипение" расплава. Полученный "сырой газ" для очистки пропускают вначале через охлаждаемую льдом ловушку, для сбора перегоняющейся воды с примесью азотной кислоты. Далее газ проходит через склянку Дрекселя с раствором железного купороса, она также служит своеобразным индикатором скорости выделения газа. Затем газ промывается в импровизированной промывалке (c пористым распылителем) с раствором 5-7 % щелочи (гидроксида натрия или калия), где он очищается от NO 2 , азотной кислоты, хлора. И, наконец, в третьей промывалке с пористым распылителем, в которую налит раствор сульфата железа (II), закись азота очищается от NO и следов оставшихся примесей. После нее газ содержит закись азота с некоторым количеством воды и азота, а также следами NO 2 и NO.

Следует помнить, что очистке закиси азота, если она будет использована для повтора опытов Дэви, следует уделить особое внимание , в противном случае газ будет токсичным.

В качестве реакционной загрузки использовалось удобрение нитрат аммония (аммиачная селитра).