Oxid dusný nebo směšný plyn si snadno vyrobíte doma nebo v laboratoři. Potřebujete pouze zdroj tepla a dusičnan amonný. Zde je návod na výrobu oxidu dusného a rady, jak to udělat bezpečně.
Název směšného plynu
Nejprve vás ale možná zajímá, proč se oxidu dusnému říká směšný plyn. Tento název vymyslel britský chemik Sir Humphry Davy, a to s odkazem na euforické účinky vdechování tohoto plynu.
Co je oxid dusný neboli směšný plyn?
Oxid dusný má chemický vzorec N2O. Je to nehořlavý, bezbarvý plyn, který má nasládlou chuť a mírně kovovou vůni. I když jeho nejznámějším použitím může být použití jako anestetika, oxid dusný má mnoho dalších využití. Zvyšuje výkon spalovacích motorů, slouží jako okysličovadlo při chemických pokusech a v raketové technice, funguje jako hnací plyn pro potraviny včetně sprejů na vaření a šlehačky a má mnohostranné využití v lékařství.
Výroba oxidu dusného
Nejjednodušší a nejbezpečnější metoda výroby oxidu dusného doma nebo v malé laboratoři je metoda, kterou vymyslel Humphry Davy. Davy zjistil, že zahříváním se dusičnan amonný rozkládá na oxid dusný a vodní páru:
NH4NO3 (s) → 2 H2O (g) + N2O (g)
Je to sice jednoduché, ale je důležité dusičnan amonný jemně zahřívat v rozmezí 170 °C až 240 °C (338 °F až 464 °F). Překročení maximální teploty vede k rychlému rozkladu a rozbije skleněné nádobí. Nejbezpečnější je používat malé množství dusičnanu amonného a buď teploměr, nebo zdroj tepla s termostatem pro kontrolu teploty.
- Vložte malé množství dusičnanu amonného do zkumavky. Uzavřete zkumavku jednootvorovou zátkou. Do otvoru vložte plastovou nebo skleněnou trubičku a zaveďte ji do horké vodní lázně. Voda musí být horká, protože oxid dusný se ve studené vodě rozpouští, čímž se snižuje odebrané množství. Bublinky sbírejte do obrácené sklenice. Toto uspořádání pro sběr plynů se nazývá pneumatický žlábek. Kondenzuje vodu vznikající při reakci a odstraňuje nečistoty, například kouř.
- Pokud jste zařízení připravili, pomalu zahřívejte dusičnan amonný. Můžete tak učinit nad plamenem nebo hořákem. Zahřívejte ho tak, aby nepřekročil maximální teplotu a aby vytvářel plynné bubliny rychlostí jedna až dvě bubliny za sekundu.
- Dusičnan amonný přestanete zahřívat dříve, než se všechen rozloží. Tím zabráníte přehřátí. Vypněte ohřev a odpojte hadičku od sběrné nádoby, aby do ní nevytékala voda. Před otočením nádoby do svislé polohy ji zakryjte, abyste neztratili plyn. Nádobu můžete utěsnit, když je obrácená, nebo ji před otočením jednoduše zakryjte plochým plastovým nebo skleněným plátem. Plyn v nádobě je oxid dusný a menší množství dalších oxidů dusíku, jako je oxid dusnatý a oxid uhelnatý. Působením vzduchu se oxiduje oxid dusnatý za vzniku oxidu dusnatého.
Tento postup se používá pro komerční přípravu oxidu dusnatého s úpravou kyselinou a zásadou pro další čištění plynu.
Bezpečnostní rady
Níže jsou uvedeny rady pro bezpečnou přípravu oxidu dusného:
- Nezahřívejte dusičnan amonný na teplotu vyšší než 240 °C nebo 464 °F.
- Přestaňte zahřívat dříve, než se rozloží poslední kousek dusičnanu amonného.
- Používejte co nejčistší dostupný dusičnan amonný. Čistý dusičnan amonný je stabilnější než dusičnan amonný s příměsemi.
- Projekt provádějte pod digestoří (v laboratoři) nebo v dobře větraném prostoru (doma). Oxid dusný je sice bezpečný laboratorní plyn, ale nadměrná expozice vdechováním může způsobit hypoxii, podobně jako nadměrná expozice plynnému heliu.
Další způsoby výroby oxidu dusného
V roce 1772 Joseph Priestley jako první syntetizoval oxid dusný. Priestly odebíral plyn, který vznikl pokropením železných pilin kyselinou dusičnou. Ačkoli se jedná o účinnou metodu, je lepší ji přenechat spíše laboratoři než domácímu použití, protože kyselina dusičná by se měla používat pod digestoří s vhodným vybavením na ochranu před postříkáním.
Další metodou výroby oxidu dusného v domácích podmínkách nebo v laboratoři je zahřátí směsi dusičnanu sodného a síranu amonného. Plyn opět odebírejte pomocí pneumatického žlabu. Zahřívání této směsi je dokonce bezpečnější než rozklad dusičnanu amonného.
2 NaNO3 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 2 N2O+ 4 H2O
Chemickou reakcí mezi močovinou, kyselinou dusičnou a kyselinou sírovou vzniká také oxid dusný.
2 (NH2)2CO + 2 HNO3+ H2SO4 → 2 N2O + 2 CO2 + (NH4)2SO4 + 2H2O
- Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Anorganická chemie. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
- McEvoy, J. G. (2015). „Plyny, Bůh a přírodní rovnováha: A commentary on Priestley (1772) ‚Observations on different kinds of air‘ [Poznámky k různým druhům vzduchu]“. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 373 (2039): 20140229. doi:10.1098/rsta.2014.0229
- Parmon, V. N.; Panov, G. I.; Uriarte, A.; Noskov, A. S. (2005). „Oxid dusný v oxidační chemii a použití a výroba katalýzy“. Catalysis Today. 100 (2005): 115-131. doi:10.1016/j.cattod.2004.12.012
- Suwa, T.; Matsushima, A.; Suziki, Y.; Namina, Y. (1961). „Výroba oxidu dusného katalytickou oxidací amoniaku“. The Journal of the Society of Chemical Industry. Japan. 64 (11): 1879-1888. doi:10.1246/nikkashi1898.64.11_1879
.