Многие химические реакции приводят к образованию газообразного продукта. Хотя большинство реакций с образованием газа, проводимых, например, в химических лабораториях начального уровня, генерируют водород, кислород или углекислый газ, некоторые из них также производят азот. Реакция между нитритом натрия, NaNO2, и сульфаминовой кислотой, HSO3NH2, например, дает гидросульфат натрия или NaHSO4, воду или H2O и газообразный азот, N2. Экспериментатор может даже провести реакцию внутри шприца для улавливания азота, хотя для этого требуется специальное оборудование.
Взвесьте на весы примерно 3,5 грамма твердого нитрита натрия и переложите его в небольшую чашку или колбу. Добавьте около 50 мл воды в колбу или чашку и взбалтывайте или перемешивайте содержимое до полного растворения нитрита натрия. Перенести раствор в градуированный цилиндр на 100 мл, а затем добавить воду до конечного объема 100 мл. Перенесите раствор в пустую пластиковую бутылку на 16 или 20 унций, которая будет служить реакционным сосудом.
Взвесьте примерно 4,0 грамма твердой сульфаминовой кислоты и отложите ее.
Подготовьтесь к началу реакции, поставив баллон над отверстием бутылки, как только вы добавите сульфаминовую кислоту. Затем в хорошо проветриваемом помещении поставьте бутылку вертикально, быстро добавьте сульфаминовую кислоту в бутылку и немедленно защелкните баллон над отверстием бутылки. Выработка газообразного азота должна начаться немедленно.
Внимательно следите за реакцией, чтобы убедиться, что баллон не надувается слишком сильно и не выскакивает из бутылки. Однако ни в коем случае не направляйте бутылку на себя или на другого человека. Когда воздушный шар перестанет надуваться или если кажется, что он полностью надут, зажмите баллон за горлышко и извлеките его из бутылки. Баллон содержит газообразный азот с небольшим количеством воздуха.
Нейтрализуйте раствор сульфаминовой кислоты и нитрита натрия, добавив в бутылку пищевую соду (бикарбонат натрия), пока не перестанет выделяться газ, затем слейте раствор в канализацию. Промойте всю стеклянную посуду и приборы раствором бикарбоната натрия, а затем тщательно ополосните их или, в случае пластиковой бутылки, выбросьте.
Вещи, которые вам понадобятся
- 3,5 грамма нитрита натрия
- Весы с точностью измерения до 0,1 грамма
- Маленькая чашка или колба
- Воды
- Градуированный цилиндр на 100 миллилитров
- Пустая пластиковая бутылка на 16 или 20 унций
- 4 грамма сульфаминовой кислоты
- Воздушный шар
- Пищевая сода (бикарбонат натрия)
Советы
В результате описанной выше реакции должно образоваться около 1,6 литра газообразного азота. Однако пропорции реагентов можно напрямую масштабировать, то есть уменьшение вдвое всех масс и объемов приведет к уменьшению объема азота вдвое.
Предупреждения
Нитрит натрия токсичен, а сульфаминовая кислота токсична, вызывает коррозию и образует в воде сильные кислоты. Настоятельно рекомендуется использовать защитные очки и резиновые перчатки. Всегда работайте в хорошо проветриваемом помещении и избегайте вдыхания пыли сульфаминовой кислоты. Не смешивайте сульфаминовую кислоту и нитрит натрия в твердом состоянии. В отсутствие воды они будут образовывать ядовитые пары вместо азота. Не путайте нитрит натрия NaNO2 с нитратом натрия NaNO3. Нитрат натрия не образует азот в сочетании с сульфаминовой кислотой.