Fakty a bezpečnosť o kvapalnom dusíku

Použitie, nebezpečenstvá a bezpečnostné opatrenia

Daniel Cattermole / EyeEm / Getty Images

Kvapalný dusík je forma prvku dusíka, ktorý je dostatočne chladný na to, aby existoval v kvapalnom stave a používa sa na mnohé chladiace a kryogénne aplikácie. Tu je niekoľko faktov o tekutom dusíku a dôležité informácie o bezpečnej manipulácii s ním.

Kľúčové veci: tekutý dusík

• Kvapalný dusík pozostáva z molekúl čistého dusíka (N_dva) v tekutom stave.
• Pri normálnom tlaku sa dusík stáva kvapalným pri teplote nižšej ako -195,8 °C alebo -320,4 °F a pevným pri teplote -209,86 °C alebo -345,75 °F. Pri týchto nízkych teplotách je taká zima, že okamžite zmrazí tkanivá.
• Kvapalný dusík, podobne ako tuhý a plynný dusík, je bezfarebný.

Fakty o tekutom dusíku

• Kvapalný dusík je skvapalnená forma prvku dusíka ktoré komerčne vyrába spoločnosť frakčná destilácia tekutého vzduchu. Podobne ako plynný dusík sa skladá z dvoch atómov dusíka, ktoré zdieľajú kovalentné väzby (N_dva).
• Niekedy sa kvapalný dusík označuje ako LN_dva, LN alebo LIN.
• Číslo OSN (UN alebo UNID) je štvormiestny kód používaný na identifikáciu horľavý a škodlivé chemikálie. Kvapalný dusík je označený ako Číslo 1977.
• Pri normálnom tlaku vrie tekutý dusík pri 77 K (-195,8 °C alebo -320,4 °F).
• Expanzný pomer dusíka k kvapaline a plynu je 1:694, čo znamená, že tekutý dusík vrie a veľmi rýchlo naplní objem plynným dusíkom.
• Dusík je netoxický, bez zápachu a farby. Je relatívne inertný a nie je horľavý.
• Plynný dusík je pri dosiahnutí o niečo ľahší ako vzduch izbová teplota . Je mierne rozpustný vo vode.
• Dusík prvýkrát skvapalnili 15. apríla 1883 poľskí fyzici Zygmunt Wróblewski a Karol Olszewski.
• Kvapalný dusík je uložený v špeciálnych izolovaných nádobách, ktoré sú odvetrávané, aby sa zabránilo nárastu tlaku. V závislosti od dizajnu Dewarovej banky sa môže skladovať niekoľko hodín alebo až niekoľko týždňov.
• LN2 zobrazuje Leidenfrostov efekt , čo znamená, že vrie tak rýchlo, že obklopí povrchy izolačnou vrstvou plynného dusíka. To je dôvod, prečo rozliate kvapôčky dusíka stekajú po podlahe.

Bezpečnosť pre kvapalný dusík

choja / Getty Images

Pri práci s tekutým dusíkom je prvoradé dodržiavanie bezpečnostných opatrení:

• Kvapalný dusík je dostatočne chladný na to, aby pri kontakte so živým tkanivom spôsobil vážne omrzliny. Pri manipulácii s tekutým dusíkom musíte nosiť vhodné bezpečnostné vybavenie, aby ste zabránili kontaktu alebo vdýchnutiu extrémne studených pár. Zakryte a izolujte pokožku, aby ste zabránili expozícii.
• Pitie tekutého dusíka môže byť smrteľné. Zatiaľ čo zmrazuje tkanivá, skutočným problémom je rýchla expanzia z kvapaliny na plyn, ktorá narušuje gastrointestinálny trakt.
• Pretože vrie tak rýchlo, fázový prechod z kvapaliny na plyn môže veľmi rýchlo vytvoriť veľký tlak. Neuzatvárajte tekutý dusík do uzavretej nádoby, pretože to môže spôsobiť jej prasknutie alebo výbuch.
• Pridávanie veľkého množstva dusíka do vzduchu znižuje relatívne množstvo kyslíka, čo môže viesť k riziku udusenia. Studený plynný dusík je ťažší ako vzduch, takže riziko je najväčšie pri zemi. Používajte tekutý dusík v dobre vetranom priestore.
• V nádobách s tekutým dusíkom sa môže hromadiť kyslík, ktorý kondenzuje zo vzduchu. Keď sa dusík vyparuje, existuje riziko prudkej oxidácie organickej hmoty.

Použitie kvapalného dusíka

Kvapalný dusík má mnoho použití, najmä na základe jeho nízkej teploty a nízkej reaktivity. Príklady bežných aplikácií zahŕňajú:

• Zmrazovanie a preprava potravinárskych výrobkov
• Kryokonzervácia biologických vzoriek, ako sú spermie, vajíčka a genetické vzorky zvierat
• Používa sa ako chladivo pre supravodiče, vákuové čerpadlá a iné materiály a zariadenia
• Použitie v kryoterapii na odstránenie kožných abnormalít
• Tienenie materiálov pred vystavením kyslíku
• Rýchle zmrazovanie vody alebo potrubí, aby bolo možné na nich pracovať, keď sú ventily nedostupné
• Zdroj extrémne suchého dusíka
• Značenie dobytka
• Príprava neobvyklých jedál a nápojov v molekulárnej gastronómii
• Chladenie materiálov pre ľahšie obrábanie alebo lámanie
• Vedecké projekty vrátane tvorby zmrzlina s tekutým dusíkom , vytváranie dusíková hmla , a bleskovo mrznúce kvety a následné sledovanie ich rozbitia pri poklepaní na tvrdý povrch.

Zdroje

• Henshaw, D.G.; Hurst, D. G.; Pope, N. K. (1953). „Štruktúra kvapalného dusíka, kyslíka a argónu neutrónovou difrakciou“. Fyzický prehľad . 92 (5): 1229–1234. doi:10.1103/PhysRev.92.1229
• Tilden, William Augustus (2009). Krátka história pokroku vedeckej chémie v našich vlastných časoch . BiblioBazaar, LLC. ISBN 978-1-103-35842-7.
• Wallop, Harry (9. októbra 2012). ' Temná strana kokteilov s tekutým dusíkom '. The Daily Telegraph.