Le protoxyde d'azote de qualité alimentaire a de nombreuses utilisations, de la fabrication de crème fouettée au carburant pour les moteurs de fusée. Il est également utilisé pour améliorer la qualité du produit final, par exemple pour rendre la glace plus crémeuse ou le chocolat plus moelleux.
Qu'est-ce que l'oxyde nitreux ?
Le gaz hilarant, le protoxyde d'azote ou l'oxyde nitreux est un composé chimique ininflammable, à l'odeur douce et incolore. Il est largement utilisé en chirurgie et en dentisterie en raison de ses propriétés antidouleur et de ses effets anesthésiants.
Méthode 1 : Décomposition du nitrate d'ammonium
La méthode la plus sûre et la plus simple pour produire du protoxyde d'azote de qualité alimentaire consiste à décomposer le nitrate d'ammonium. Lorsque vous chauffez doucement le nitrate d'ammonium, il se décompose en oxyde nitreux et en eau.
Réaction chimique :
NH4NON3 → 2 H2O + N2O
Procédure :
I. Mettez du nitrate d'ammonium dans un tube à essai assez grand.
L'objectif est d'utiliser le moins de nitrate d'ammonium possible pour éviter la libération rapide de gaz.
ii. Bouchage et tubage
Utilisez un bouchon en caoutchouc à un trou pour boucher le tube à essai et insérez un tube en verre ou en plastique dans le bouchon à un trou.
Le tube doit passer dans un bain d'eau chaude déjà installé. Pour ce faire, utilisez une auge pneumatique et faites passer le tube du tube à essai ou de tout autre récipient contenant du nitrate d'ammonium à travers l'eau et dans un bocal inversé. Une auge pneumatique est utile pour ce processus car elle permet d'éliminer l'eau, la fumée et les autres impuretés de la réaction.
iii. Chauffer doucement le nitrate d'ammonium
Une fois que tout est prêt, chauffez doucement de petites quantités de nitrate d'ammonium car les températures extrêmes peuvent provoquer une explosion. Pour contrôler les températures, utilisez une source de chaleur dotée d'un thermostat ou un thermomètre pour enregistrer.
Vous pouvez utiliser un brûleur ou toute autre flamme, mais assurez-vous toujours que la chaleur ne dépasse pas la température maximale. Vous pouvez également vérifier que la chaleur produit environ une ou deux bulles de gaz par seconde, ce qui est généralement le taux optimal.
iv. Arrête le chauffage
Tout en refroidissant le gaz chaud, arrêtez de chauffer avant que tout le nitrate d'ammonium ne se décompose pour éviter une surchauffe. Cela se produit généralement lorsque vous remarquez que votre bocal de collecte est presque plein de gaz.
Après avoir éteint la source de chaleur, débranchez immédiatement le tuyau en plastique ou en verre du bocal pour éviter que l'eau ne remonte dans le bocal de recueil.
v. Retournez le bocal de recueil à la verticale
La dernière étape consiste à couvrir hermétiquement le bocal de recueil avant de le retourner afin d'éviter que le gaz recueilli ne s'échappe. Pour ce faire, utilisez une feuille de verre ou de plastique plate ou encore scellez le bocal avant de le retourner.
Il convient de noter que le gaz que vous recueillerez sera un mélange d'oxyde nitreux et de certaines quantités d'oxyde d'azote, notamment le monoxyde d'azote et l'oxyde nitrique. Lorsqu'il est exposé à l'air, l'oxyde d'azote se transforme en oxyde nitreux, ce qui constitue l'oxyde nitreux de qualité alimentaire.
Méthode 2 : Décomposition du sulfate d'ammonium et du nitrate de sodium
Vous pouvez fabriquer du protoxyde d'azote de qualité alimentaire en laboratoire en chauffant du sulfate d'ammonium et du nitrate de sodium.
Réaction chimique :
2 NaNO3 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 2 N2O + 4 H2O
Méthode 3 : Mélange d'acide sulfurique, d'acide nitrique et d'urée
Le mélange d'acide sulfurique, d'acide nitrique et d'urée peut également produire du protoxyde d'azote de qualité alimentaire en laboratoire.
Réaction chimique :
2 (NH2)2CO + 2 HNO3 + H2SO4 → 2 N2O + 2 CO2 + (NH4)2SO4 + 2 H2O
Méthode 4 : Réaction entre le nitrite de sodium et le chlorure d'hydroxylammonium
L'ajout de nitrite de sodium à une solution de chlorure d'hydroxylammonium forme des oxydes d'azote.
Réaction chimique :
NH3OHCl + NaNO2 → N2O + NaCl + 2 H2O
Méthode 5 : Décomposition de l'acide hyponitrique
Le chauffage de l'acide hyponitrique à 25 °C le décompose en eau et en protoxyde d'azote.
Réaction chimique :
H2N2O2→ H2O + N2O
Précautions à prendre lors de la fabrication d'oxyde nitreux de qualité alimentaire
Lorsque vous effectuez des procédures chimiques dans un laboratoire ou à la maison, les risques sont nombreux. Lorsque vous fabriquez du protoxyde d'azote de qualité alimentaire, vous manipulez des gaz et il peut y avoir une explosion, un empoisonnement ou même des brûlures causées par le contact avec des flammes.
Il est essentiel d'évaluer les risques liés à la procédure et de prendre les précautions nécessaires. Voici quelques conseils de sécurité à suivre lorsque vous fabriquez du protoxyde d'azote de qualité alimentaire à la maison ou au laboratoire :
- Porter un équipement de protection: Lorsque vous manipulez des produits chimiques corrosifs ou dangereux, vous devez toujours utiliser un équipement de protection. Par exemple, le nitrate d'ammonium peut provoquer une irritation des yeux et de la peau. Vous devez donc toujours porter des protections approuvées pour les yeux et le visage, ainsi que des gants. Si le nitrate d'ammonium entre en contact avec vos yeux, veillez à les rincer abondamment à l'eau si l'irritation persiste même après plusieurs minutes de rinçage et consultez un médecin.
- Rangez les aliments: Ne mangez pas dans un laboratoire et ne stockez pas d'aliments ou de boissons à proximité de votre zone de travail pour éviter les intoxications alimentaires. S'il vous arrive d'avaler de petites quantités de substances contaminées, rincez-vous soigneusement la bouche avec de l'eau. En revanche, si vous consommez de grandes quantités, consultez immédiatement un médecin.
- Ne travaillez pas seul: Vous devez effectuer une procédure chimique sous surveillance ou avec l'aide de quelqu'un. Assurez-vous que vous n'êtes pas seul et qu'il y a quelqu'un à proximité immédiate qui peut vous aider en cas d'urgence. Par exemple, lorsqu'il y a un début d'incendie, une explosion, ou dans le cas où vous suffoquez et avez besoin d'aide.
- Travailler dans une pièce ventilée: Même si le protoxyde d'azote est un gaz sans danger, il est toujours conseillé d'effectuer la procédure dans une pièce bien ventilée. En effet, en cas de surexposition, généralement par inhalation, vous risquez l'asphyxie. Parmi les autres effets de l'inhalation de ce gaz, citons une transpiration excessive, des maux de tête, des frissons ou des nausées.
- Utiliser une température modérée: Lorsque vous préparez du protoxyde d'azote de qualité alimentaire à partir de nitrate d'ammonium, vous ne devez pas le surchauffer. Veillez à utiliser une source de chaleur équipée d'un thermostat ou d'un thermomètre pour mesurer la température. Il est conseillé de maintenir les températures entre 170 °C et 240 °C, car des températures élevées pourraient faire exploser le nitrate d'ammonium et briser la verrerie.
Conseil supplémentaire: Les pratiques de procédures de sécurité commencent par l'utilisation de matériaux de qualité. Lors de la décomposition du nitrate d'ammonium, il est essentiel d'utiliser du nitrate d'ammonium pur. Plus le nitrate d'ammonium est pur, plus la procédure est sûre.