Dikväveoxid av livsmedelskvalitet har många användningsområden, från tillverkning av vispgrädde till bränsle för raketmotorer. Den används också för att förbättra slutproduktens kvalitet, till exempel för att göra glass krämigare eller choklad mjukare.
Vad är lustgas?
Även känd som skrattgas, lustgas eller lustgas är en kemisk förening som är obrännbar, doftande och färglös. Den används ofta inom kirurgi och tandvård på grund av sina smärtlindrande egenskaper och bedövande effekter.
Metod 1: Nedbrytning av ammoniumnitrat
Den säkraste och enklaste metoden för att framställa lustgas av livsmedelskvalitet är genom nedbrytning av ammoniumnitrat. När ammoniumnitratet värms upp försiktigt bryts det ner till lustgas och vatten.
Kemisk reaktion:
NH4NO3 → 2 H2O + N2O
Förfarande:
I. Lägg ammoniumnitrat i ett stort provrör.
Målet är att använda så lite ammoniumnitrat som möjligt för att undvika att gaser frigörs snabbt.
ii. Kapsylering och slangar
Använd en gummipropp med ett hål för att täcka provröret och för in en glas- eller plastslang i proppen med ett hål.
Röret ska gå in i ett redan installerat varmvattenbad. För att göra detta använder du ett pneumatiskt tråg och leder röret från provröret eller någon annan behållare för ammoniumnitrat genom vattnet och in i en omvänd burk. Ett pneumatiskt tråg är användbart för denna process eftersom det gör sig av med vatten, rök och andra föroreningar från reaktionen.
iii. Värm försiktigt ammoniumnitrat
När allt är klart, värm små mängder ammoniumnitrat försiktigt eftersom extrema temperaturer kan leda till explosion. Använd en värmekälla med termostat eller en termometer för att kontrollera temperaturen.
Du kan använda en brännare eller någon annan låga, men se alltid till att värmen inte är högre än den maximala temperaturen. Du kan också kontrollera att värmen producerar ungefär en eller två gasbubblor per sekund, vilket vanligtvis är den optimala hastigheten.
iv. Avbryter uppvärmning
När den heta gasen kyls avbryts uppvärmningen innan allt ammoniumnitrat har sönderdelats för att förhindra överhettning. Detta sker vanligtvis när du märker att uppsamlingsburken är nästan full av gas.
När du stänger av värmekällan ska du omedelbart koppla bort plast- eller glasslangen till burken för att förhindra att vatten rinner upp i uppsamlingsburken.
v. Vänd uppsamlingsburken uppåt.
Det sista steget är att täcka uppsamlingsburken ordentligt innan du vänder den uppåt för att förhindra att den samlade gasen läcker ut. För att göra detta kan du använda en platt glas- eller plastplåt eller till och med försegla burken innan du vänder den.
Det är värt att notera att den gas du samlar in är en blandning av lustgas och vissa mängder kväveoxid, särskilt kvävemonoxid och kväveoxid. När kväveoxiden utsätts för luft förvandlas den till lustgas, som alla utgör livsmedelsgodkänd lustgas.
Metod 2: Nedbrytning av ammoniumsulfat och natriumnitrat
Du kan framställa lustgas av livsmedelskvalitet i laboratoriet genom att värma upp ammoniumsulfat och natriumnitrat.
Kemisk reaktion:
2 NaNO3 + (NH4)2SO4 → Na2SO4 + 2 N2O + 4 H2O
Metod 3: Blandning av svavelsyra, salpetersyra och karbamid
Genom att blanda svavelsyra, salpetersyra och urea kan man också framställa lustgas av livsmedelskvalitet i laboratoriet.
Kemisk reaktion:
2 (NH2)2CO + 2 HNO3 + H2SO4 → 2 N2O + 2 CO2 + (NH4)2SO4 + 2 H2O
Metod 4: Reaktion mellan natriumnitrit och hydroxylammoniumklorid
När man tillsätter natriumnitrit till en lösning av hydroxylammoniumklorid bildas kväveoxider.
Kemisk reaktion:
NH3OHCl + NaNO2 → N2O + NaCl + 2 H2O
Metod 5: Nedbrytning av hyponitronsyra
Uppvärmning av hyponitronsyra vid 25 °C bryter ner den till vatten och lustgas.
Kemisk reaktion:
H2N2O2→ H2O + N2O
Säkerhetsföreskrifter vid tillverkning av lustgas av livsmedelskvalitet
Det finns många risker när man utför kemiska procedurer i ett labb eller hemma. När du tillverkar lustgas av livsmedelskvalitet hanterar du gaser och det kan uppstå explosioner, förgiftning eller till och med brännskador som orsakas av kontakt med lågor.
Det är viktigt att bedöma riskerna med förfarandet och vidta nödvändiga försiktighetsåtgärder. Här är några säkerhetstips som du kan använda när du tillverkar lustgas av livsmedelskvalitet hemma eller i labbet:
- Använd skyddsutrustning: När du hanterar frätande eller farliga kemikalier ska du alltid använda skyddsutrustning. Ammoniumnitrat kan till exempel orsaka ögon- och hudirritation, så du bör alltid bära godkända ögon- och ansiktsskydd samt använda handskar. Om ammoniumnitrat kommer i kontakt med ögonen ska du se till att skölja ögonen ordentligt med vatten om irritationen kvarstår även efter att du sköljt i flera minuter och söka läkarvård.
- Förvara maten på avstånd: Ät inte i laboratoriet och förvara inte mat eller dryck i närheten av arbetsområdet för att förhindra matförgiftning. Om du råkar svälja små mängder förorenade ämnen ska du skölja munnen noggrant med vatten. Om du däremot äter stora mängder ska du omedelbart söka läkarvård.
- Arbeta inte ensam: Du måste utföra ett kemiskt förfarande under övervakning eller med hjälp av någon. Se bara till att du inte är ensam och att det finns någon i omedelbar närhet som kan hjälpa dig i en nödsituation. Till exempel vid brandutbrott, explosion eller om du kvävs och behöver hjälp.
- Arbeta i ett ventilerat rum: Även om lustgas är en säker gas är det alltid lämpligt att utföra ingreppet i ett välventilerat rum. Det beror på att om det sker en överexponering, vanligtvis genom inandning, är det troligt att du drabbas av kvävning. Andra effekter av inandning av gasen är överdriven svettning, huvudvärk, rysningar eller illamående.
- Använd måttlig temperatur: När man framställer lustgas för livsmedel från ammoniumnitrat får man inte överhettas. Se till att använda en värmekälla som har en termostat eller en termometer för att mäta temperaturen. Det är tillrådligt att hålla temperaturen mellan 170 °C och 240 °C eftersom höga temperaturer kan få ammoniumnitratet att detonera och krossa glasverken.
Extra tips: Säkerhetsrutiner börjar med att använda kvalitetsmaterial. Vid nedbrytning av ammoniumnitrat är det viktigt att använda rent ammoniumnitrat. Ju renare ammoniumnitratet är, desto säkrare är förfarandet.