การใช้ไนโตรเจนและสารประกอบของมัน ไนเตรต การผลิตและคุณสมบัติ

กรดไนตริกเป็นกรดแก่ เกลือของมัน - ไนเตรต- ได้มาจากการกระทำของ HNO 3 กับโลหะ ออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ หรือคาร์บอเนต ไนเตรตทั้งหมดละลายได้ดีในน้ำ ไนเตรตไอออนไม่ไฮโดรไลซ์ในน้ำ

เกลือ กรดไนตริกเมื่อถูกความร้อนพวกมันจะสลายตัวอย่างถาวรและองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวจะถูกกำหนดโดยไอออนบวก:

ก) ไนเตรตของโลหะที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านซ้ายของแมกนีเซียม:

b) ไนเตรตของโลหะที่อยู่ในช่วงแรงดันไฟฟ้าระหว่างแมกนีเซียมและทองแดง:

c) ไนเตรตของโลหะที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านขวาของปรอท:

d) แอมโมเนียมไนเตรต:

ไนเตรตใน สารละลายที่เป็นน้ำในทางปฏิบัติอย่าแสดง คุณสมบัติออกซิเดชั่นแต่ที่ อุณหภูมิสูงในสถานะของแข็งพวกมันจะเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงเช่นเมื่อหลอมรวมของแข็ง:

สังกะสีและอลูมิเนียมในสารละลายอัลคาไลน์จะลดไนเตรตเป็น NH 3:

ไนเตรตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นปุ๋ย นอกจากนี้ไนเตรตเกือบทั้งหมดยังละลายได้ดีในน้ำ ดังนั้นจึงมีน้อยมากในธรรมชาติในรูปของแร่ธาตุ ข้อยกเว้นคือไนเตรตชิลี (โซเดียม) และไนเตรตอินเดีย (โพแทสเซียมไนเตรต) ไนเตรตส่วนใหญ่ได้มาจากการสังเคราะห์

ไนโตรเจนเหลวถูกใช้เป็นสารทำความเย็นและสำหรับการบำบัดด้วยความเย็นจัด ในด้านปิโตรเคมี ไนโตรเจนถูกใช้เพื่อระบายถังและท่อ ตรวจสอบการทำงานของท่อภายใต้ความกดดัน และเพิ่มการผลิตในทุ่งนา ในเหมืองแร่ สามารถใช้ไนโตรเจนเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่ป้องกันการระเบิดในเหมืองและขยายชั้นหินได้

การใช้ไนโตรเจนที่สำคัญคือการนำไปใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบไนโตรเจนหลายชนิดเพิ่มเติม เช่น แอมโมเนีย ปุ๋ยไนโตรเจน วัตถุระเบิด สีย้อม ฯลฯ ไนโตรเจนจำนวนมากถูกใช้ในการผลิตโค้ก (“แบบแห้ง” การดับโค้ก”) ในระหว่างการขนโค้กออกจากแบตเตอรี่ของเตาอบโค้ก รวมถึงการ "อัด" เชื้อเพลิงในจรวดจากถังไปยังปั๊มหรือเครื่องยนต์

ในอุตสาหกรรมอาหาร ไนโตรเจนได้รับการขึ้นทะเบียนเป็นวัตถุเจือปนอาหาร E941สารทำความเย็นและไนโตรเจนเหลวถูกใช้เป็นสื่อกลางในการบรรจุและจัดเก็บในน้ำมันบรรจุขวดและเครื่องดื่มที่ไม่อัดลมเพื่อสร้างแรงดันส่วนเกินและสภาพแวดล้อมเฉื่อยในภาชนะอ่อน

ห้องยางของอุปกรณ์ลงจอดเครื่องบินเต็มไปด้วยก๊าซไนโตรเจน

31. ฟอสฟอรัส – การผลิต คุณสมบัติ การใช้งาน การจัดสรร เกลือฟอสฟีน ฟอสโฟเนียม – การเตรียมและคุณสมบัติ โลหะฟอสไฟด์ การเตรียมและสมบัติ

ฟอสฟอรัส- องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มที่ 15 ของช่วงที่สาม ตารางธาตุ D.I. Mendeleev; มีเลขอะตอม 15 ธาตุนี้อยู่ในหมู่พินิโตเจน

ฟอสฟอรัสได้มาจากอะพาไทต์หรือฟอสฟอไรต์ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยากับโค้กและซิลิกาที่อุณหภูมิประมาณ 1,600 ° C:

ไอระเหยของฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นจะควบแน่นในตัวรับใต้ชั้นน้ำไปสู่การดัดแปลงแบบ allotropic ในรูปของฟอสฟอรัสขาว แทนที่จะเป็นฟอสฟอไรต์เพื่อให้ได้ธาตุฟอสฟอรัส สารประกอบอนินทรีย์ฟอสฟอรัสอื่น ๆ สามารถลดลงได้ด้วยถ่านหินเช่นกรดเมตาฟอสฟอริก:

คุณสมบัติทางเคมีฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยการดัดแปลงแบบ allotropic ฟอสฟอรัสขาวออกฤทธิ์มากในกระบวนการเปลี่ยนเป็นฟอสฟอรัสแดงและดำกิจกรรมทางเคมีจะลดลง ฟอสฟอรัสสีขาวในอากาศเมื่อถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจนในอากาศที่อุณหภูมิห้อง จะปล่อยแสงที่มองเห็นได้ แสงที่เปล่งออกมานั้นเกิดจากปฏิกิริยาการปล่อยแสงของการเกิดออกซิเดชันของฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายด้วยออกซิเจน:

(มีออกซิเจนส่วนเกิน)

(เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นช้าหรือขาดออกซิเจน)

มันทำปฏิกิริยากับสารง่าย ๆ มากมาย - ฮาโลเจน, ซัลเฟอร์, โลหะบางชนิด, แสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์และลด: กับโลหะ - สารออกซิไดซ์, ก่อให้เกิดฟอสไฟด์; กับอโลหะ - ตัวรีดิวซ์

ฟอสฟอรัสแทบไม่รวมตัวกับไฮโดรเจน

ในสารละลายอัลคาไลเข้มข้นเย็น ปฏิกิริยาที่ไม่สมส่วนจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ:

สารออกซิไดซ์ที่แรงจะเปลี่ยนฟอสฟอรัสเป็นกรดฟอสฟอริก:

ปฏิกิริยาออกซิเดชันของฟอสฟอรัสเกิดขึ้นเมื่อจุดไม้ขีด เกลือ Berthollet ทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์:

สารเคมีที่ออกฤทธิ์ เป็นพิษและติดไฟได้มากที่สุดคือฟอสฟอรัสสีขาว (“สีเหลือง”) ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมีการใช้บ่อยมาก (ในระเบิดเพลิง ฯลฯ)

ฟอสฟอรัสแดงเป็นการดัดแปลงหลักที่ผลิตและบริโภคโดยอุตสาหกรรม มันถูกใช้ในการผลิตไม้ขีด, วัตถุระเบิด, ส่วนประกอบของเพลิงไหม้, เชื้อเพลิงประเภทต่าง ๆ รวมถึงสารหล่อลื่นแรงดันสูงซึ่งเป็นสารทะเยอทะยานในการผลิตหลอดไส้

ภายใต้สภาวะปกติ ธาตุฟอสฟอรัสมีอยู่ในรูปแบบของการดัดแปลง allotropic ที่เสถียรหลายอย่าง การดัดแปลงฟอสฟอรัสแบบ allotropic ที่เป็นไปได้ทั้งหมดยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างสมบูรณ์ (2016) ตามเนื้อผ้า การปรับเปลี่ยนสี่อย่างมีความโดดเด่น: สีขาว สีแดง สีดำ และฟอสฟอรัสโลหะ บางครั้งก็เรียกว่า หลักการดัดแปลงแบบ allotropic ซึ่งหมายความว่าการดัดแปลงที่อธิบายไว้อื่น ๆ ทั้งหมดเป็นส่วนผสมของสี่สิ่งนี้ ภายใต้สภาวะมาตรฐาน การดัดแปลงฟอสฟอรัสแบบ allotropic เพียงสามครั้งเท่านั้นที่จะเสถียร (ตัวอย่างเช่น ฟอสฟอรัสขาวไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ (สถานะเสมือนหยุดนิ่ง) และเปลี่ยนรูปเมื่อเวลาผ่านไปภายใต้สภาวะปกติเป็นฟอสฟอรัสแดง) ภายใต้สภาวะที่มีแรงกดดันสูงเป็นพิเศษ รูปร่างโลหะขององค์ประกอบจะมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ การปรับเปลี่ยนทั้งหมดแตกต่างกันในเรื่องสี ความหนาแน่น และคุณลักษณะทางกายภาพและเคมีอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกิจกรรมทางเคมี เมื่อสถานะของสารเปลี่ยนไปเป็นการดัดแปลงที่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากขึ้น กิจกรรมทางเคมีจะลดลง เช่น ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงตามลำดับของฟอสฟอรัสขาวเป็นสีแดง จากนั้นสีแดงเป็นสีดำ (โลหะ)

ฟอสฟีน (ไฮโดรเจนฟอสไฟด์, ไฮโดรเจนฟอสไฟด์, ฟอสฟอรัสไฮไดรด์, ฟอสเฟน PH 3) เป็นก๊าซพิษไม่มีสี (ภายใต้สภาวะปกติ) มีกลิ่นเฉพาะของปลาเน่า

ฟอสฟีนได้มาจากการทำปฏิกิริยาฟอสฟอรัสขาวกับด่างร้อน เช่น

สามารถรับได้โดยการบำบัดฟอสไฟด์ด้วยน้ำหรือกรด:

เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนคลอไรด์จะทำปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสขาว:

การสลายตัวของฟอสโฟเนียมไอโอไดด์:

การสลายตัวของกรดฟอสโฟนิก:

หรือกู้คืน:

คุณสมบัติทางเคมี.

ฟอสฟีนแตกต่างจากแอมโมเนียคู่กันมาก กิจกรรมทางเคมีของมันสูงกว่าแอมโมเนียโดยละลายในน้ำได้ไม่ดีเนื่องจากเบสอ่อนกว่าแอมโมเนียมาก อย่างหลังนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพันธะ H–P มีโพลาไรซ์อ่อน ๆ และกิจกรรมของอิเล็กตรอนคู่เดียวในฟอสฟอรัส (3s 2) นั้นต่ำกว่าของไนโตรเจน (2s 2) ในแอมโมเนีย

เมื่อไม่มีออกซิเจน เมื่อถูกความร้อนจะสลายตัวเป็นองค์ประกอบ:

ติดไฟได้เองในอากาศ (เมื่อมีไอไดฟอสฟีนหรือที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 °C):

แสดงคุณสมบัติการบูรณะที่แข็งแกร่ง:

เมื่อทำปฏิกิริยากับผู้บริจาคโปรตอนที่แข็งแกร่ง ฟอสฟีนสามารถผลิตเกลือฟอสโฟเนียมที่มี PH 4 + ไอออน (คล้ายกับแอมโมเนียม) เกลือฟอสโฟเนียมซึ่งเป็นสารผลึกไม่มีสีมีความไม่เสถียรอย่างยิ่งและไฮโดรไลซ์ได้ง่าย

เกลือฟอสโฟเนียมก็มีตัวรีดิวซ์ที่รุนแรงเช่นเดียวกับฟอสฟีนเอง

ฟอสไฟด์- สารประกอบไบนารีของฟอสฟอรัสที่มีสารประกอบอิเล็กโทรเนกาติวีตน้อยกว่าอื่น ๆ องค์ประกอบทางเคมีซึ่งฟอสฟอรัสมีสถานะออกซิเดชันเป็นลบ

ฟอสไฟด์ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบของฟอสฟอรัสกับโลหะทั่วไปซึ่งได้มาจากปฏิกิริยาโดยตรงของสารธรรมดา:

นา + P (สีแดง) → นา 3 P + นา 2 P 5 (200 °C)

โบรอนฟอสไฟด์สามารถได้รับจากปฏิกิริยาโดยตรงของสารที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 °C หรือโดยปฏิกิริยาของโบรอนไตรคลอไรด์กับอะลูมิเนียมฟอสไฟด์:

BCl 3 + AlP → BP + AlCl 3 (950 °C)

โลหะฟอสไฟด์เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรซึ่งสลายตัวด้วยน้ำและกรดเจือจาง สิ่งนี้จะผลิตฟอสฟีน และในกรณีของไฮโดรไลซิสจะเกิดโลหะไฮดรอกไซด์ ในกรณีที่มีปฏิกิริยากับกรด เกลือ

แคลิฟอร์เนีย 3 P 2 + 6H 2 O → 3Ca(OH) 2 + 2PH 3

แคลเซียม 3 P 2 + 6HCl → 3CaCl 2 + 2PH 3

เมื่อได้รับความร้อนปานกลาง ฟอสไฟด์ส่วนใหญ่จะสลายตัว ละลายภายใต้แรงกดดันที่มากเกินไปของไอฟอสฟอรัส

ในทางกลับกัน โบรอนฟอสไฟด์ BP เป็นสารทนไฟ (จุดหลอมเหลว 2000 °C โดยมีการสลายตัว) ซึ่งเป็นสารเฉื่อยมาก มันสลายตัวด้วยกรดออกซิไดซ์เข้มข้นเท่านั้น ทำปฏิกิริยาเมื่อถูกความร้อนด้วยออกซิเจน ซัลเฟอร์ และด่างระหว่างการเผาผนึก

32. ฟอสฟอรัสออกไซด์ - โครงสร้างของโมเลกุล การเตรียม คุณสมบัติ การใช้งาน

ฟอสฟอรัสเกิดออกไซด์หลายชนิด ที่สำคัญที่สุดคือฟอสฟอรัสออกไซด์ (V) P 4 O 10 และฟอสฟอรัสออกไซด์ (III) P 4 O 6 บ่อยครั้งที่สูตรของพวกเขาเขียนในรูปแบบที่เรียบง่าย - P 2 O 5 และ P 2 O 3 โครงสร้างของออกไซด์เหล่านี้ยังคงรักษาการจัดเรียงอะตอมฟอสฟอรัสแบบจัตุรมุข

ฟอสฟอรัส (III) ออกไซด์ P 4 O 6- มวลผลึกขี้ผึ้งที่ละลายที่อุณหภูมิ 22.5°C และกลายเป็นของเหลวไม่มีสี เป็นพิษ.

เมื่อละลายเข้าไปแล้ว น้ำเย็นก่อให้เกิดกรดฟอสฟอรัส:

ป 4 O 6 + 6H 2 O = 4H 3 PO 3,

และเมื่อทำปฏิกิริยากับด่าง - เกลือที่เกี่ยวข้อง (ฟอสไฟต์)

สารรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง เมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็น P 4 O 10

ฟอสฟอรัส (III) ออกไซด์ได้มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของฟอสฟอรัสขาวในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน

ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์ P 4 O 10- ผงผลึกสีขาว อุณหภูมิการระเหิด 36°C มีการดัดแปลงหลายอย่างซึ่งหนึ่งในนั้น (ที่เรียกว่าระเหย) มีองค์ประกอบ P 4 O 10 ตาข่ายคริสตัลของการดัดแปลงนี้ประกอบด้วยโมเลกุล P 4 O 10 ที่เชื่อมต่อถึงกันด้วยแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอซึ่งจะแตกง่ายเมื่อถูกความร้อน ดังนั้นความผันผวนของความหลากหลายนี้ การดัดแปลงอื่นๆ เป็นแบบโพลีเมอร์ พวกมันถูกสร้างขึ้นจากชั้น PO 4 จัตุรมุขที่ไม่มีที่สิ้นสุด

เมื่อ P 4 O 10 ทำปฏิกิริยากับน้ำจะเกิดกรดฟอสฟอริก:

ป 4 โอ 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4.

เนื่องจากเป็นออกไซด์ที่เป็นกรด P 4 O 10 ทำปฏิกิริยากับออกไซด์และไฮดรอกไซด์พื้นฐาน

มันถูกสร้างขึ้นในระหว่างการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงของฟอสฟอรัสในออกซิเจนส่วนเกิน (อากาศแห้ง)

เนื่องจากการดูดความชื้นที่ยอดเยี่ยม ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์จึงถูกนำมาใช้ในห้องปฏิบัติการและเทคโนโลยีอุตสาหกรรมในฐานะสารทำให้แห้งและการทำให้แห้ง ด้วยคุณสมบัติการทำให้แห้งจึงเหนือกว่าสารอื่นๆ ทั้งหมด น้ำที่จับกับสารเคมีจะถูกเอาออกจากกรดแอนไฮดรัสเปอร์คลอริกเพื่อสร้างแอนไฮไดรด์:

4HClO4 + P4O10 = (HPO3)4 + 2Cl2O7.

P 4 O 10 ใช้เป็นสารดูดความชื้นสำหรับก๊าซและของเหลว

ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ในปฏิกิริยาการคายน้ำและการควบแน่น

ไนเตรตเป็นชื่อที่ตั้งให้กับเกลือไนเตรต (ไนเตรต) ของแอมโมเนียม โซเดียม แคลเซียม และโพแทสเซียม ส่วนใหญ่จะใช้ในการเกษตร เป็นปุ๋ยแร่ และใน การผลิตภาคอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์ดอกไม้ไฟและวัตถุระเบิด

โพแทสเซียมไนเตรตถือเป็นปุ๋ยที่มีคุณค่ามากเนื่องจากมีสารสองชนิดที่สำคัญต่อชีวิตพืชในเวลาเดียวกัน ได้แก่ ไนโตรเจนและโพแทสเซียม แต่ในขณะเดียวกันโพแทสเซียมไนเตรตเป็นพื้นฐานของดินปืนสีดำและไม่สามารถทดแทนได้ในการผลิตดอกไม้ไฟต่างๆ อย่างไรก็ตาม การทดลองโดยช่างฝีมือในบ้านเพื่อสร้างจรวด ระเบิดควัน และ "วัตถุระเบิด" อื่นๆ มักจะจบลงอย่างเลวร้าย ดังนั้นการจำหน่ายโพแทสเซียมไนเตรตค่ะ เมื่อเร็วๆ นี้มีจำกัด และเมื่อเริ่มต้นฤดูใบไม้ผลิ ผู้อยู่อาศัยในฤดูร้อนจึงถูกบังคับให้คิดมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำดินประสิวด้วยตนเอง คำแนะนำของเรามีไว้สำหรับชาวสวนสมัครเล่นที่ใช้โพแทสเซียมไนเตรตเพื่อความสงบสุขโดยเฉพาะ

วิธีทำโพแทสเซียมไนเตรต

1. ซื้อโพแทสเซียมคาร์บอเนตหรือที่เรียกว่าโปแตชและแอมโมเนียมไนเตรตที่ร้านฮาร์ดแวร์
2. ละลายแยกกันในน้ำอุ่น โดยควรกลั่นเป็นพิเศษ ใช้สารรีเอเจนต์ในปริมาณเท่าๆ กัน ผสมสารละลายทั้งสองในภาชนะที่ไม่จำเป็น แล้วเทสารละลายโปแตชลงในสารละลายแอมโมเนียมไนเตรต
3. วางกระทะบนไฟอ่อน กระทะต้องมีขนาดใหญ่พอเนื่องจากในระหว่างการทำปฏิกิริยาส่วนผสมจะเกิดฟองและเพิ่มปริมาตร คนส่วนผสมอย่างสม่ำเสมอ ในไม่ช้าก๊าซแอมโมเนียที่มีกลิ่นเฉพาะตัวจะเริ่มถูกปล่อยออกมาซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาได้เริ่มขึ้นแล้ว เนื่องจากมีกลิ่นฉุนของก๊าซ ควรทำกระบวนการกลางแจ้งหรือในอาคารที่มีการระบายอากาศที่ดีจะดีกว่า
4. หลังจากที่การวิวัฒนาการของก๊าซหยุดลง ให้ยกกระทะออกจากเตาและทิ้งไว้ในที่เย็นเป็นเวลาหนึ่งวัน หลังจากนั้นผลึกโพแทสเซียมไนเตรตรูปเข็มขนาดใหญ่จะก่อตัวที่ด้านล่างซึ่งสามารถกำจัดออกได้โดยการระบายของเหลวและทำให้แห้งเท่านั้น

แอมโมเนียมไนเตรตเป็นปุ๋ยชนิดหนึ่งที่พบได้บ่อยที่สุดซึ่งใช้ในการหว่านพืชผลทางการเกษตรเกือบทั้งหมดทั้งเมล็ดพืชและผัก และยังใช้เป็นปุ๋ยชั้นยอดสำหรับพืชที่โตเต็มวัย ในการขุดแอมโมเนียมไนเตรตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบหลักของวัตถุระเบิดสูง - แอมโมเนียม, แอมโมไนต์หรือแอมโมทอล แอมโมเนียมไนเตรตมีจำหน่ายในร้านฮาร์ดแวร์ทุกแห่งในแผนก "ปุ๋ย" ซึ่งหาซื้อได้ง่าย การทำแอมโมเนียมไนเตรตในสภาพช่างฝีมือเป็นสิ่งที่อันตรายอย่างยิ่งและไม่เกิดประโยชน์เลย! คุณสามารถลองสังเคราะห์ด้วยตัวเองในขนาดเล็กเท่านั้นโดยปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยทั้งหมดเพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษา

วิธีทำแอมโมเนียมไนเตรต

1. ที่ร้านฮาร์ดแวร์คุณต้องซื้อ: แอมโมเนีย, คอปเปอร์ซัลเฟต, แคลเซียมไนเตรต
2. ผสมแอมโมเนียกับคอปเปอร์ซัลเฟตจนได้ สีฟ้าสารละลาย. จากปฏิกิริยาการทดแทน เราจะได้คอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ตกตะกอนและแอมโมเนียมซัลเฟตยังคงอยู่ในสารละลาย
3. ระบายสารละลายแอมโมเนียมซัลเฟตออกจากตะกอนแล้วผสมกับแคลเซียมไนเตรต เป็นผลให้เราได้รับแคลเซียมซัลเฟตในรูปของตะกอนและสารละลายที่มีแอมโมเนียมไนเตรตของเรา

เราได้อธิบายวิธีการหลักในการรับดินประสิวแล้วและขึ้นอยู่กับคุณที่จะตัดสินใจว่าจะทำอะไรจากดินประสิวที่ผลิตที่บ้านได้

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับการผลิตเกลือของกรดไนตริก สาระสำคัญของวิธีนี้คือสารละลายไนไตรต์-ไนเตรตที่ได้จากการดูดซึมไนโตรเจนออกไซด์ด้วยโซดาหรือโซดาไฟจะถูกระเหยจนมีความเข้มข้นของเกลือรวม 750-900 กรัม/ลิตร โดยไม่แยกเฟสของแข็งและที่อุณหภูมิ 70-90 o C ถูกส่งเพื่อการผกผัน การผกผันของก๊าซจะถูกเจือจางด้วยอากาศและกลับสู่ขั้นตอนการดูดซับ และการแยกการสัมผัสของแอมโมเนียเพื่อผลิตก๊าซไนตรัสจะถูกเปิดเป็นระยะในขณะที่โซเดียมไนไตรท์ถูกประมวลผล และสารละลายผลิตภัณฑ์ของโซเดียมไนเตรตจะถูกประมวลผลเป็น ผลิตภัณฑ์เกลือในลักษณะที่ทราบรวมถึงการตกผลึกและทำให้ผลิตภัณฑ์แห้ง ผลลัพธ์ทางเทคนิคคือวิธีการนี้ทำให้ได้รับโซเดียมไนเตรตโดยไม่ต้องผลิตโซเดียมไนไตรท์ และยังสามารถใช้กรดไนตริกเป็นตัวให้ไนโตรเจนออกไซด์ที่ระยะผกผันแทนตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนีย 1 เงินเดือน f-ly, ป่วย 1 ราย

การประดิษฐ์เกี่ยวข้องกับ อุตสาหกรรมเคมี และสามารถนำมาใช้ในสถานประกอบการที่ผลิตเกลือกรดไนตริก มีวิธีการผลิตโซเดียมไนเตรตที่รู้จักกันดีโดยการทำให้สารละลายโซดาและ (หรือ) โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นกลางด้วยกรดไนตริก (V.A. Klevke, N.N. Polyakov, L.Z. Arsenyeva เทคโนโลยีปุ๋ยไนโตรเจน - M .: Goskhimizdat, 1956, p. 94 ; สิทธิบัตร RF 2159738 ลงวันที่ 3 ธันวาคม 2542 วิธีการผลิตโซเดียมไนเตรต) ข้อเสียของวิธีการที่ทราบคือความเข้มข้นต่ำของโซเดียมไนเตรตในสารละลายผลิตภัณฑ์ (320-360 กรัม/ลิตร) และการใช้ไอน้ำสูงที่เกี่ยวข้องเพื่อให้ได้ความเข้มข้นก่อนการตกผลึกของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สาระสำคัญทางเทคนิคที่ใกล้เคียงที่สุดคือวิธีการรับโซเดียมไนเตรตจากสารละลายไนไตรต์ - ไนเตรตโดยการกลับด้านหลังด้วยกรดไนตริก (M.A. Miniovich, V.M. Miniovich. เกลือของกรดไนตรัส - M.: เคมี, 1997, หน้า 100-101 ) . ข้อเสียของวิธีนี้คือความจำเป็นในการผลิตโซเดียมไนไตรท์พร้อมกันและการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมที่มีราคาแพงในการแปลงแอมโมเนียเป็นไนโตรเจนออกไซด์ วัตถุประสงค์ของการประดิษฐ์ที่เสนอนี้คือเพื่อพัฒนาวิธีการผลิตโซเดียมไนเตรตจากสารละลายไนไตรต์-ไนเตรตโดยไม่ต้องผลิตโซเดียมไนไตรท์ ซึ่งเป็นความต้องการตามฤดูกาลสูง รวมถึงการใช้กรดไนตริกเพื่อผลิตไนโตรเจนออกไซด์ที่ผกผัน แทนปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยาของแอมโมเนียกับออกซิเจนในบรรยากาศ เป้าหมายนี้เกิดขึ้นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าหลังจากขั้นตอนของการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนียกับออกซิเจนในบรรยากาศการทำให้ก๊าซไนตรัสเย็นลงการดูดซึมด้วยสารละลายโซดาหรือโซดาไฟสารละลายไนไตรต์ - ไนเตรตจะถูกระเหยโดยไม่แยกเฟสของแข็งให้เป็นเกลือทั้งหมด ปริมาณ 750-900 กรัม/ลิตร และส่งกลับ เมื่อสารละลายผสมกับกรดไนตริกที่ไม่เข้มข้น ปฏิกิริยาที่รู้จักกันดีจะเกิดขึ้นอย่างเข้มข้น: 3NaNO 2 + 2HNO 3 = 3NaNO 3 + 2NO + H 2 O อัตราส่วนของการไหลของกรดไนตริกและสารละลายไนไตรต์-ไนเตรต เกลือซึ่งผลรวมของเกลืออยู่ที่ 750-900 กรัม/ลิตร จะถูกคงไว้ในลักษณะที่ทำให้ความเป็นกรดของสารละลายการผลิตขั้นกลางอยู่ในช่วง 30-80 กรัม/ลิตร HNO 3 ไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกเป่าออกไปด้วยอากาศในคอลัมน์ผกผัน เนื่องจากการผกผันจะดำเนินการเมื่อมีโซเดียมไนไตรท์ที่มีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น ก๊าซผกผันจะถูกเจือจางด้วยอากาศเพิ่มเติมก่อนที่จะเข้าสู่ขั้นตอนการดูดซับ ในระหว่างการดูดซึม พวกมันจะถูกดูดซับโดยสารละลายหมุนเวียนที่มีความเป็นด่างส่วนเกินในรูปของโซดาหรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ ในกรณีนี้ โซเดียมไนไตรต์และไนเตรตจะเกิดขึ้นอีกครั้ง ภาพวาดแสดงแผนภาพการดำเนินการตามวิธีการผลิตโซเดียมไนเตรต การเริ่มต้นโครงการเทคโนโลยีดำเนินการในลักษณะดั้งเดิม: อุปกรณ์สัมผัสถูกจุดติดที่ขั้นตอนการแปลงแอมโมเนียซึ่งใช้ก๊าซแอมโมเนียและอากาศ ก๊าซไนตรัสผ่านหม้อต้มความร้อนเหลือทิ้ง ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงที่ 200-220 o C และเข้าสู่ตัวดูดซับที่ได้รับการชลประทานด้วยสารละลายไนไตรต์-ไนเตรตหมุนเวียนที่มีโซดาหรือโซดาไฟในปริมาณที่มากเกินไป สารละลายนี้ (ผลรวมของเกลือคือ 320-400 กรัม/ลิตร) จะถูกนำไปใช้เป็นระยะเพื่อการระเหย โดยโดยการระเหย ผลรวมของเกลือ (NaNO 2 + NaNO 3 + Na 2 CO 3) จะเพิ่มขึ้นเป็น 750-900 กรัม/ลิตร อุณหภูมิของสารละลายที่ระเหยจะคงไว้ภายใน 70-90 o C เพื่อป้องกันการตกตะกอนของสถานะของแข็ง สารละลายนี้จะถูกส่งไปยังคอลัมน์เครื่องปฏิกรณ์แบบผกผันอย่างต่อเนื่อง โดยให้กรดไนตริกที่ไม่เข้มข้นซึ่งมี HNO 3 56-58 % โดยน้ำหนักไปพร้อมๆ กัน อัตราส่วนของการไหลของกรดไนตริกและสารละลายเกลือไนไตรต์-ไนเตรตถูกเลือกในลักษณะที่จะรักษาสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดไว้ในคอลัมน์ และสารละลายของผลิตภัณฑ์ขั้นกลางมีความเป็นกรด 30-80 กรัม/ลิตร HNO 3 อากาศถูกส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งนอกเหนือจากการปรับปรุงการผสมรีเอเจนต์แล้ว ยังช่วยให้แน่ใจว่าสามารถกำจัดก๊าซไนตรัสออกจากโซนปฏิกิริยาได้ สารละลายโซเดียมไนเตรตที่เป็นกรดระดับกลางจะถูกส่งไปยังเครื่องทำให้เป็นกลางซึ่งจะถูกทำให้เป็นกลางที่ pH 8-10 โดยการผสมกับสารละลายโซดาหรือโซดาไฟ ก๊าซไนตรัสกลับหัวจะถูกเจือจางด้วยอากาศเพิ่มเติม และส่งไปยังคอลัมน์ดูดซับ หลังจากการสะสมของสารละลายไนไตรต์ - ไนเตรตจำนวนหนึ่ง แผนกติดต่อจะหยุดลง และการผลิตโซเดียมไนเตรตยังคงดำเนินต่อไปเนื่องจากก๊าซไนตรัสผกผัน ในกรณีนี้ ดังที่เห็นได้จากปฏิกิริยาข้างต้น ผู้บริจาคไนตริกออกไซด์คือกรดไนตริก และกระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปตราบเท่าที่มีสารรีดิวซ์โซเดียมไนไตรท์อยู่ในระบบ เนื่องจากโซเดียมไนไตรต์ถูกใช้จนหมดและความเข้มข้นของก๊าซไนตรัสลดลง จึงจำเป็นต้องเชื่อมต่อการเกิดออกซิเดชันแบบสัมผัสของแอมโมเนีย สารละลายโซเดียมไนเตรตที่ได้ของผลิตภัณฑ์จะถูกแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์เกลือตามวิธีการที่ทราบโดยการระเหย การตกผลึก และการแยกโซเดียมไนเตรต ตามด้วยการทำให้แห้ง เหล้าแม่ที่รีไซเคิลหลังจากการสะสมของสิ่งสกปรก (Cl-ions) แล้วจะถูกนำมาใช้ในกระบวนการเปลี่ยนโพแทสเซียมไนเตรตจากโพแทสเซียมคลอไรด์

เรียกร้อง

1. วิธีการผลิตโซเดียมไนเตรตรวมถึงการออกซิเดชันของแอมโมเนียกับออกซิเจนในบรรยากาศ, การระบายความร้อนของก๊าซไนตรัส, การดูดซึมด้วยสารละลายโซดาหรือโซดาไฟ, การระเหยของสารละลายไนไตรต์ - ไนเตรตที่เกิดขึ้น, การผกผันของโซเดียมไนไตรท์ด้วยกรดไนตริก ที่อุณหภูมิ 70-90 o C โดยมีการคืนก๊าซผกผันไปสู่การดูดซับในระยะ, การทำให้สารละลายโซเดียมไนเตรตตัวกลางเป็นกลาง, การระเหย, การตกผลึกและการทำให้แห้งของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมีลักษณะเฉพาะคือสารละลายไนไตรต์-ไนเตรตระเหยไปจนหมด ความเข้มข้นของเกลือ 750-900 กรัม/ลิตร โดยไม่แยกเฟสของแข็งจะถูกส่งกลับและคงความเป็นกรดของสารละลายตัวกลางไว้ที่ 30-80 กรัม/ลิตร HNO 3 และก๊าซผกผันจะถูกเจือจางด้วยอากาศก่อนจะกลับสู่การดูดซึม เวที. 2. วิธีการตามข้อถือสิทธิข้อที่ 1 มีลักษณะเฉพาะคือระยะออกซิเดชันของแอมโมเนียจะเปิดเป็นระยะๆ เนื่องจากโซเดียมไนไตรต์ได้รับการประมวลผลในลักษณะผกผัน และความเข้มข้นของก๊าซไนตรัสแบบผกผันลดลง

สิทธิบัตรที่คล้ายกัน:

สิ่งประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับสาขาการรีไซเคิลส่วนประกอบของเชื้อเพลิงจรวดเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประมวลผลส่วนผสมไนโตรพิเศษซึ่งเป็นตัวออกซิไดเซอร์ของเชื้อเพลิงจรวดให้เป็นปุ๋ยและเกลือ

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการผลิตไนเตรต โลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลฟอสเฟตในทำนองเดียวกัน กระบวนการทางเทคโนโลยีจากวัตถุดิบฟอสเฟตและวัตถุดิบไนเตรต รวมถึงขั้นตอนต่อไปนี้: ก) ปฏิกิริยาระหว่างวัตถุดิบฟอสเฟตกับวัตถุดิบไนเตรตเพื่อสร้างส่วนผสมปฏิกิริยาไนโตรฟอสเฟตในน้ำ ตามด้วยการแยกวัสดุแข็งที่เลือกได้ b) การแนะนำของผสมปฏิกิริยาไนโตรฟอสเฟตในน้ำ ถึงขั้นตอนของการแลกเปลี่ยนไอออนครั้งแรก ซึ่งดำเนินการต่อหน้าไอออนโลหะอัลคาไลอิ่มตัวของเรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวก เพื่อแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่มีอยู่ในส่วนผสมปฏิกิริยาสำหรับไอออนของโลหะอัลคาไลที่มีอยู่ในเรซินเพื่อให้ได้กระแสที่เสริมสมรรถนะด้วยไอออนของโลหะอัลคาไล , c) ขั้นแรกให้ตกผลึกกระแสที่ได้รับในขั้นตอน (b) ภายใต้เงื่อนไข เพื่อให้แน่ใจว่ามีการตกผลึกของโลหะอัลคาไลไนเตรต และการแยกไนเตรตโลหะอัลคาไลที่ตกผลึกออกจากสารละลายแม่ d) การนำสารละลายแม่ที่เกิดขึ้นในขั้นตอน (c) ) สู่ขั้นตอนของการแลกเปลี่ยนไอออนครั้งที่สอง ซึ่งดำเนินการต่อหน้าเรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่อิ่มตัวด้วยไอออนของโลหะอัลคาไล สำหรับการแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่มีอยู่ในสุราแม่เป็นไอออนของโลหะอัลคาไลที่มีอยู่ในเรซินเพื่อผลิตฟอสเฟต ที่มีกระแสที่อุดมด้วยไอออนของโลหะอัลคาไล และ e) ทำให้กระแสที่ได้รับในขั้นตอน (d) ไปสู่การตกผลึกครั้งที่สองภายใต้เงื่อนไขที่ทำให้เกิดการตกผลึกของโลหะอัลคาไลฟอสเฟต และแยกโลหะฟอสเฟตโลหะอัลคาไลที่ตกผลึกออกจากสุราแม่

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับการผลิตเกลือของกรดไนตริก

หากคุณพบข้อผิดพลาดบนเพจ ให้เลือกเพจนั้นแล้วกด Ctrl + Enter

ทำไนตรัสออกไซด์ที่บ้าน

มีหลายวิธีในการรับแก๊สหัวเราะ วิธีที่ง่ายที่สุดที่บ้านคือวิธีของ G. Davy - การสลายตัวทางความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรต (แอมโมเนียมไนเตรต) ตามปฏิกิริยา:

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

ในสภาพห้องปฏิบัติการจะสะดวกกว่าในการให้ความร้อนกรดซัลฟามิกด้วยกรดไนตริก:

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

อย่างไรก็ตาม กรดซัลฟามิกและกรดไนตริกหาได้ยากกว่า ดังนั้นเราจะเน้นไปที่การสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรต อย่างไรก็ตาม การสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกนำมาใช้เพื่อสังเคราะห์ไนตรัสออกไซด์ในระดับอุตสาหกรรม

เมื่อแอมโมเนียมไนเตรตถูกให้ความร้อน จะเกิดปฏิกิริยาหลายอย่างขึ้น นี่คือข้อความที่ตัดตอนมาจากหนังสือ แอล.ไอ. เคมีและเทคโนโลยี Bagal ของการเริ่มต้นวัตถุระเบิด (1975)

แอมโมเนียมไนเตรต เมื่อถูกความร้อนเหนือจุดหลอมเหลวเล็กน้อย (แอมโมเนียมไนเตรตแห้งละลายที่ 169.6°C) จะสลายตัวตามปฏิกิริยา

NH 4 ไม่ใช่ 3 NH 3 + HNO 3 (1)
<...>

ศึกษาปฏิกิริยาการสลายตัวต่อไนตรัสออกไซด์และน้ำโดย Berthelot, Thomsen และ Velay นักวิจัยสองคนแรกพบว่าปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน

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

ปฏิกิริยาหลักของการสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรตที่อุณหภูมิสูงถึง 270°C คือ (1) และ (2) แอมโมเนียมไนเตรตที่หลอมละลาย เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 250-260°C สามารถปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ ไนโตรเจน และน้ำได้:

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

ซอนเดอร์ส (1922) จากผลการวิเคราะห์ก๊าซ ได้ข้อสรุปว่าปฏิกิริยาการสลายตัวหลักที่อุณหภูมิสูงถึง 260°C คือ (1) และ (2) เช่นเดียวกับปฏิกิริยา

5NH 3 + 3HNO 3 => 4N 2 + 9H 2 โอ

ในความเห็นของเขา การสลายตัวระหว่างการระเบิดจะเกิดขึ้นตามปฏิกิริยา

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

สำหรับกระบวนการปกติของการก่อตัวของไนตรัสออกไซด์โดยการสลายตัวของแอมโมเนียมไนเตรต ระบบการควบคุมอุณหภูมิและระดับความบริสุทธิ์มีความสำคัญเป็นพิเศษ

ดังที่เห็นได้จากข้อมูลข้างต้น แอมโมเนียมไนเตรตเมื่อถูกความร้อนถึง 240-250°C จะสลายตัวเป็นไนตรัสออกไซด์และน้ำ อย่างไรก็ตาม แม้ที่อุณหภูมินี้ ก๊าซ "ดิบ" ที่เกิดขึ้นก็ยังมีไอกรดไนตริก ไนโตรเจนออกไซด์ NO และ NO 2, แอมโมเนีย, คลอรีน (เนื่องจากคลอไรด์เจือปน), ไนโตรเจน และ “หมอก” ของแอมโมเนียมไนเตรตที่ระเหิด เป็นที่ชัดเจนว่าไม่สามารถสูดดมส่วนผสมดังกล่าวได้ (หากเกิดความคิดที่จะทำการทดลองซ้ำของเดวี่) เนื่องจาก ร้ายแรง!ยิ่งกว่านั้นหากปิดขวดด้วยจุกยางแม้หลังจากใช้งานในระยะสั้นขวดก็จะค่อยๆยุบลง (โดยมีการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นอันตรายโดยสิ้นเชิง)

ดังนั้นวิธีการผลิตแก๊สหัวเราะโดยการให้ความร้อนแอมโมเนียมไนเตรตในกระทะ (ซึ่ง "กูรู" มักแนะนำให้หัวเราะเยาะ "ฆราวาส") มีลักษณะดังนี้ สถานการณ์กรณีที่ดีที่สุดเหมือนอารมณ์ขันสีดำ

มาดูการติดตั้งกันดีกว่าแอมโมเนียมไนเตรตจะถูกสลายตัวในขวด Wurtz ภายใต้การให้ความร้อนอย่างอ่อนโยน ควรใช้เทอร์โมมิเตอร์จะดีกว่า แต่คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้เทอร์โมมิเตอร์หากจำเป็น ตามประสบการณ์ที่ได้แสดงให้เห็นแล้ว ควรใช้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 220°C ซึ่งในกรณีนี้จะสังเกตเห็น "การเดือด" เล็กน้อยของวัสดุหลอม “ก๊าซดิบ” ที่เกิดขึ้นสำหรับการทำให้บริสุทธิ์จะถูกส่งผ่านกับดักที่ระบายความร้อนด้วยน้ำแข็งเพื่อรวบรวมน้ำกลั่นที่ผสมกับกรดไนตริก จากนั้นก๊าซจะไหลผ่านขวด Drexel ด้วยสารละลายเหล็กซัลเฟตและยังทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้อัตราการปล่อยก๊าซอีกด้วย จากนั้นก๊าซจะถูกล้างในเครื่องซักผ้าชั่วคราว (ด้วยสเปรย์ที่มีรูพรุน) ด้วยสารละลายอัลคาไล 5-7% (โซเดียมหรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์) โดยกำจัด NO 2 กรดไนตริกและคลอรีน และในที่สุดในการล้างครั้งที่สามด้วยสเปรย์ที่มีรูพรุนซึ่งมีสารละลายเหล็ก (II) ซัลเฟตเทลงในนั้น ไนตรัสออกไซด์จะถูกกำจัด NO และยังมีร่องรอยของสิ่งสกปรกที่เหลืออยู่ หลังจากนั้นก๊าซจะประกอบด้วยไนตรัสออกไซด์พร้อมกับน้ำและไนโตรเจนบางส่วน รวมทั้งยังมี NO 2 และ NO เล็กน้อย

ควรจำไว้ว่าควรให้ไนตรัสออกไซด์บริสุทธิ์หากใช้ในการทดลองซ้ำของเดวี่ เอาใจใส่เป็นพิเศษ มิฉะนั้นก๊าซจะเป็นพิษ

ปุ๋ยแอมโมเนียมไนเตรต (แอมโมเนียมไนเตรต) ถูกใช้เป็นโหลดปฏิกิริยา