Het is gemakkelijk om lachgas of nitroxide thuis of in het laboratorium te maken. Het enige wat je nodig hebt is een warmtebron en ammoniumnitraat. Hier zijn instructies om lachgas te maken en tips om het veilig te doen.
Lachgasnaam
Maar eerst vraagt u zich misschien af waarom lachgas wordt genoemd. De Britse scheikundige Sir Humphry Davy bedacht de naam, verwijzend naar de euforische effecten van het inhaleren van het gas.
Wat is lachgas?
Lachgas heeft de chemische formule N2O. Het is een niet-ontvlambaar, kleurloos gas met een zoete smaak en een licht metaalachtige geur. Hoewel het bekendste gebruik ervan wellicht het verdovingsmiddel is, heeft lachgas nog vele andere toepassingen. Het verhoogt het vermogen van verbrandingsmotoren, dient als oxidatiemiddel in scheikunde-experimenten en raketten, fungeert als drijfgas voor voedingsmiddelen, waaronder bakspray en slagroom, en heeft meerdere toepassingen in de geneeskunde.
Lachgas maken
De eenvoudigste en veiligste methode om lachgas thuis of in een klein laboratorium te maken, is er een die door Humphry Davy is bedacht. Davy ontdekte dat ammoniumnitraat door verhitting wordt ontleed in lachgas en waterdamp:
NH4NO3 (s) → 2 H2O (g) + N2O (g)
Hoe eenvoudig het ook is, het is belangrijk om het ammoniumnitraat voorzichtig te verhitten tussen 170 °C en 240 °C (338 °F tot 464 °F). Overschrijding van de maximumtemperatuur leidt tot snelle ontleding en zal het glaswerk doen breken. Het is het veiligst om kleine hoeveelheden ammoniumnitraat te gebruiken en een thermometer of een warmtebron met een thermostaat om de temperatuur te regelen.
- Doe een kleine hoeveelheid ammoniumnitraat in een reageerbuis. Sluit de reageerbuis af met een stop met één gaatje. Steek een plastic of glazen buisje in het gaatje en laat het in een heetwaterbad lopen. Het water moet heet zijn omdat stikstofoxide oplost in koud water, waardoor de opgevangen hoeveelheid kleiner wordt. Vang de belletjes op in een omgekeerde pot. Deze opstelling voor het opvangen van gassen wordt een pneumatische trog genoemd. Het condenseert het water dat door de reactie wordt geproduceerd en verwijdert onzuiverheden, zoals rook.
- Als je de apparatuur hebt opgesteld, verwarm je langzaam het ammoniumnitraat. U kunt dit doen boven een vlam of brander. Verhit zo dat de maximumtemperatuur niet wordt overschreden en dat er gasbelletjes ontstaan met een snelheid van één tot twee belletjes per seconde.
- Stop met het verhitten van het ammoniumnitraat voordat het volledig is ontleed. Dit helpt oververhitting te voorkomen. Zet de verwarming uit en koppel de slang los van de opvangpot, zodat er geen water in kan stromen. Dek de container af voordat je hem rechtop zet, zodat je het gas niet verliest. Je kunt de container verzegelen terwijl hij omgekeerd is, of hem gewoon afdekken met een plat stuk plastic of glas voordat je hem omdraait. Het gas in de container is distikstofoxide, plus kleinere hoeveelheden van andere stikstofoxiden, zoals stikstofmonoxide en stikstofmonoxide. Blootstelling aan lucht oxideert het stikstofmonoxide tot lachgas.
Deze procedure wordt gebruikt voor de commerciële bereiding van lachgas, met zuur- en basebehandelingen om het gas verder te zuiveren.
Veiligheidstips
Hier volgen tips om veilig lachgas te bereiden:
- Verhit ammoniumnitraat niet boven 240 °C of 464 °F.
- Stop met verhitten voordat het laatste beetje ammoniumnitraat is afgebroken.
- Gebruik ammoniumnitraat van de hoogste zuiverheid die beschikbaar is. Zuiver ammoniumnitraat is stabieler dan ammoniumnitraat met onzuiverheden.
- Voer het project uit onder een zuurkast (in een laboratorium) of in een goed geventileerde ruimte (thuis). Hoewel lachgas een veilig laboratoriumgas is, kan overmatige blootstelling via inademing hypoxie veroorzaken, vergelijkbaar met overmatige blootstelling aan heliumgas.
Andere manieren om lachgas te maken
In 1772 werd Joseph Priestley de eerste persoon die lachgas synthetiseerde. Priestly verzamelde het gas dat ontstond door salpeterzuur over ijzervijlsel te sprenkelen. Hoewel het een effectieve methode is, kan deze beter in het laboratorium dan thuis worden toegepast, omdat salpeterzuur onder een zuurkast moet worden gebruikt, met de juiste uitrusting ter bescherming tegen spatten.
Een andere methode om thuis of in het lab lachgas te maken, is het verhitten van een mengsel van natriumnitraat en ammoniumsulfaat. Ook hier moet het gas worden opgevangen met behulp van een pneumatische trog. Het verhitten van dit mengsel is nog veiliger dan het ontleden van ammoniumnitraat.
2 NaNO3 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 2 N2O+ 4 H2O
Bij de chemische reactie tussen ureum, salpeterzuur en zwavelzuur ontstaat ook lachgas.
2 (NH2)2CO + 2 HNO3+ H2SO4 → 2 N2O + 2 CO2 + (NH4)2SO4 + 2H2O
- Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Anorganische scheikunde. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
- McEvoy, J. G. (2015). “Gassen, God en het evenwicht in de natuur: Een commentaar op Priestley (1772) ‘Observations on different kinds of air'”. 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). “Nitrous oxide in oxidation chemistry and catalysis application and production”. Catalysis Today. 100 (2005): 115-131. doi:10.1016/j.cattod.2004.12.012
- Suwa, T.; Matsushima, A.; Suziki, Y.; Namina, Y. (1961). “Manufacture of Nitrous Oxide by the Catalytic Oxidation of Ammonia” (Vervaardiging van distikstofoxide door katalytische oxidatie van ammoniak). Tijdschrift van de Vereniging van de Chemische Industrie. Japan. 64 (11): 1879-1888. doi:10.1246/nikkashi1898.64.11_1879