Trong các phòng thí nghiệm, việc thu thập khí nitrogen (N2) thường được thực hiện bằng phương pháp dời nước. Vậy, lý do nào khiến phương pháp này trở nên phổ biến và hiệu quả? Bài viết này sẽ đi sâu vào giải thích chi tiết.
Phương pháp dời nước dựa trên nguyên tắc đơn giản: khí nitrogen sinh ra sẽ đẩy nước ra khỏi bình chứa, chiếm chỗ của nước và được thu thập. Để hiểu rõ hơn, chúng ta cần xem xét các đặc tính của khí nitrogen.
Nitrogen (N2) là một khí trơ, chiếm phần lớn thành phần của không khí (khoảng 78%). Nó có những đặc điểm sau:
- Ít tan trong nước: Đây là yếu tố then chốt giúp việc thu khí bằng phương pháp dời nước hiệu quả. Vì nitrogen không tan nhiều trong nước, lượng khí bị hao hụt trong quá trình thu là rất nhỏ.
- Không màu, không mùi: Điều này giúp dễ dàng nhận biết và xử lý khí nitrogen trong phòng thí nghiệm.
- Khá trơ về mặt hóa học: Ở điều kiện thường, nitrogen ít phản ứng với các chất khác, đảm bảo độ tinh khiết của khí thu được.
Vậy, tại sao các đặc tính trên lại khiến phương pháp dời nước trở nên ưu việt?
Lý do chính là vì N2 rất ít tan trong nước.
Phương pháp dời nước hoạt động dựa trên sự khác biệt về độ tan giữa khí cần thu (nitrogen) và nước. Do nitrogen ít tan, nó sẽ dễ dàng đẩy nước ra khỏi bình, cho phép thu được khí nitrogen gần như nguyên chất. Nếu sử dụng phương pháp khác, ví dụ như thu bằng cách dời không khí, có thể xảy ra sự lẫn tạp chất từ không khí vào khí nitrogen thu được.
Điều chế Nitrogen trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm, nitrogen thường được điều chế bằng cách đun nóng dung dịch bão hòa của muối amoni nitrit (NH4NO2) hoặc hỗn hợp amoni clorua (NH4Cl) và natri nitrit (NaNO2). Các phản ứng này tạo ra khí nitrogen và nước.
Ví dụ:
NH4NO2 → N2 + 2H2O
NH4Cl + NaNO2 → N2 + NaCl + 2H2O
Sau khi khí nitrogen được tạo ra, nó sẽ được dẫn qua một hệ thống ống dẫn và sục vào bình chứa đã được đổ đầy nước. Khí nitrogen sẽ đẩy nước ra ngoài, chiếm chỗ và được thu thập.
Việc sử dụng phương pháp dời nước không chỉ đơn giản mà còn hiệu quả, giúp thu được khí nitrogen với độ tinh khiết cao, đáp ứng yêu cầu cho các thí nghiệm và nghiên cứu khoa học.
