Il est facile de fabriquer de l’oxyde nitreux ou du gaz hilarant à la maison ou au laboratoire. Tout ce dont vous avez besoin est une source de chaleur et du nitrate d’ammonium. Voici des instructions pour fabriquer de l’oxyde nitreux et des conseils pour le faire en toute sécurité.
Nom du gaz hilarant
Mais d’abord, vous vous demandez peut-être pourquoi l’oxyde nitreux est appelé gaz hilarant. C’est le chimiste britannique Sir Humphry Davy qui a inventé ce nom, en référence aux effets euphorisants de l’inhalation de ce gaz.
Qu’est-ce que l’oxyde nitreux ou le gaz hilarant ?
L’oxyde nitreux a pour formule chimique N2O. C’est un gaz ininflammable et incolore qui a une saveur sucrée et une odeur légèrement métallique. Bien que son utilisation la plus connue soit celle d’un anesthésique, le protoxyde d’azote a de nombreuses autres utilisations. Il augmente la puissance des moteurs à combustion interne, sert d’oxydant dans les expériences de chimie et la fusée, agit comme propulseur pour les aliments, y compris les aérosols de cuisson et la crème fouettée, et a de multiples usages en médecine.
Faire de l’oxyde nitreux
La méthode la plus simple et la plus sûre pour faire de l’oxyde nitreux à la maison ou dans un petit laboratoire est celle conçue par Humphry Davy. Davy a découvert que le chauffage du nitrate d’ammonium le décompose en oxyde nitreux et en vapeur d’eau :
NH4NO3 (s) → 2 H2O (g) + N2O (g)
Bien que simple, il est important de chauffer doucement le nitrate d’ammonium entre 170 °C et 240 °C (338 °F à 464 °F). Le dépassement de la température maximale entraîne une décomposition rapide et brisera la verrerie. Il est plus sûr d’utiliser de petites quantités de nitrate d’ammonium et soit un thermomètre, soit une source de chaleur avec un thermostat pour contrôler la température.
- Placez une petite quantité de nitrate d’ammonium dans un tube à essai. Bouchez le tube à essai avec un bouchon à un trou. Insérez un tube en plastique ou en verre dans le trou et faites-le passer dans un bain d’eau chaude. L’eau doit être chaude car le protoxyde d’azote se dissout dans l’eau froide, ce qui réduit la quantité recueillie. Recueillez les bulles dans un bocal inversé. Ce dispositif de collecte des gaz s’appelle un bac pneumatique. Il condense l’eau produite par la réaction et élimine les impuretés, comme la fumée.
- Une fois que vous avez mis en place l’équipement, chauffez lentement le nitrate d’ammonium. Vous pouvez le faire au-dessus d’une flamme ou d’un brûleur. Appliquez la chaleur de façon à ce qu’elle ne dépasse pas la température maximale et qu’elle produise des bulles de gaz à raison d’une à deux bulles par seconde.
- Arrêtez de chauffer le nitrate d’ammonium avant qu’il ne se soit entièrement décomposé. Cela permet d’éviter la surchauffe. Éteignez le chauffage et déconnectez le tube du pot de collecte afin que l’eau ne remonte pas dans celui-ci. Couvrez le récipient avant de le retourner, afin de ne pas perdre le gaz. Vous pouvez sceller le récipient pendant qu’il est renversé ou simplement le recouvrir d’une feuille plate de plastique ou de verre avant de le retourner. Le gaz contenu dans le récipient est de l’oxyde nitreux, plus de petites quantités d’autres oxydes d’azote, comme l’oxyde nitrique et le monoxyde d’azote. L’exposition à l’air oxyde le protoxyde d’azote pour former du protoxyde d’azote.
Ce procédé est utilisé pour la préparation commerciale du protoxyde d’azote, avec des traitements acides et basiques pour purifier davantage le gaz.
Conseils de sécurité
Voici des conseils pour préparer le protoxyde d’azote en toute sécurité :
- Ne pas chauffer le nitrate d’ammonium à plus de 240 °C ou 464 °F.
- Cesser d’appliquer la chaleur avant que la dernière partie du nitrate d’ammonium ne se soit décomposée.
- Utiliser le nitrate d’ammonium le plus pur disponible. Le nitrate d’ammonium pur est plus stable que le nitrate d’ammonium avec des impuretés.
- Réalisez le projet sous une hotte (dans un laboratoire) ou dans un endroit bien ventilé (à la maison). Bien que le protoxyde d’azote soit un gaz de laboratoire sûr, une surexposition par inhalation peut provoquer une hypoxie, tout comme une surexposition à l’hélium gazeux.
Autres façons de fabriquer du protoxyde d’azote
En 1772, Joseph Priestley est devenu la première personne à synthétiser du protoxyde d’azote. Priestly a recueilli le gaz produit en saupoudrant de l’acide nitrique sur de la limaille de fer. Bien qu’il s’agisse d’une méthode efficace, il est préférable de la laisser au laboratoire plutôt qu’à la maison, car l’acide nitrique doit être utilisé sous une hotte, avec un équipement approprié pour se protéger contre une éclaboussure.
Une autre méthode pour fabriquer de l’oxyde nitreux à la maison ou au laboratoire consiste à chauffer un mélange de nitrate de sodium et de sulfate d’ammonium. Là encore, recueillez le gaz à l’aide d’une auge pneumatique. Le chauffage de ce mélange est encore plus sûr que la décomposition du nitrate d’ammonium.
2 NaNO3 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 2 N2O+ 4 H2O
La réaction chimique entre l’urée, l’acide nitrique et l’acide sulfurique produit également du protoxyde d’azote.
2 (NH2)2CO + 2 HNO3+ H2SO4 → 2 N2O + 2 CO2 + (NH4)2SO4 + 2H2O
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