Азот: визначення, щільність азоту

Відео: Приготування десерту за допомогою рідкого азоту

азот - хімічний елемент періодичної системи, позначається, буквою N і має порядковий номер 7. Існує у вигляді молекули N2, що складається з двох атомів. Це хімічна речовина являє собою безбарвний, без запаху і без смаку газ, він є інертним при стандартних умовах. Щільність азоту при нормальних умовах (при 0 ° C і тиску 101,3 кПа) дорівнює 1,251 г / дм3. Елемент входить до складу атмосфери Землі в кількості 78,09% від її обсягу. Вперше був виявлений як компонент повітря шотландським лікарем Даніелем Резерфордом в 1772 році.

Відео: Відносна густина газів (D). Визначення поняття. Як цим користуватися при вирішенні завдань

Рідкий азот є кріогенної рідиною. При атмосферному тиску він кипить при температурі - 195,8 ° C. Тому його можна зберігати тільки в ізольованих судинах, якими є сталеві балони для зріджених газів або судини Дюара. Тільки в цьому випадку його можна зберігати або транспортувати без особливих втрат через випаровування. Як і сухий лід (зріджений вуглекислий газ, інакше званий вуглекислота), рідкий азот використовується в якості холодоагенту. Крім того, його застосовують для кріоконсервації крові, статевих клітин (сперматозоїдів і яйцеклітин), а також інших біологічних зразків і матеріалів. Він затребуваний і в клінічній практиці, наприклад, в кріотерапії при видаленні кісти і бородавок на шкірі. Щільність рідкого азоту дорівнює 0,808 г / см3.

Багато промислово важливі сполуки, такі, як азотна кислота, аміак, органічні нітрати (вибухові речовини, паливо) і ціаніди, містять N2. Надзвичайно сильні зв`язки елементарного азоту в молекулі викликають труднощі для участі його в хімічних реакціях, цим пояснюється його інертність при стандартних умовах (температурі і тиску). У тому числі і з цих причин N2 має велике значення в багатьох наукових і виробничих сферах. Наприклад, він необхідний для підтримки внутріпластового тиску при видобутку нафти або газу. Будь-яке його практичне або наукове застосувань вимагає знати, якою буде щільність азоту при конкретному тиску і температурі. Із законів фізики і термодинаміки відомо, що при постійному обсязі з ростом температури буде рости тиск і щільність газу, і навпаки.

Відео: Банан в рідкому азоті - досліди з низькими температурами

Коли і навіщо потрібно знати щільність азоту? Розрахунок цього показника застосовується при проектуванні технологічних процесів, що протікають із застосуванням N2, в лабораторній практиці і на виробництві. Використовуючи відоме значення щільності газу, можна розрахувати його масу в певному обсязі. Наприклад, відомо, що газ займає при нормальних умовах обсяг 20 дм3. В цьому випадку можна розрахувати його масу: m = 20 • 1,251 = 25,02 м Якщо умови відмінні від стандартних, і відомий обсяг N2 при цих умовах, то буде потрібно спочатку знайти (за довідниками) щільність азоту при певному тиску і температурі, а потім цю величину помножити на обсяг, яку він обіймав газом.

Подібні розрахунки проводять на виробництві при складанні матеріальних балансів технологічних установок. Вони необхідні для ведення технологічних процесів, вибору контрольно-вимірювальних приладів, розрахунку техніко-економічних показників та інше. Наприклад, після зупинки хімічного виробництва все апарати і трубопроводи повинні перед їх розкриттям і висновком в ремонт продуватися інертним газом - азотом (він найдешевший і найдоступніший в порівнянні, наприклад, з гелієм чи аргоном). Як правило, вони продуваються такою кількістю N2, який в кілька разів перевищує обсяг апаратів або трубопроводів, тільки так можна видалити з системи горючі гази і пари і виключити вибух або пожежа. Плануючи операції перед зупинним ремонтом, технолог, знаючи обсяг спорожняється системи і щільність азоту, розраховує масу N2, яка буде потрібно для продувки.

Відео: Н-тестер (Прилад для визначення азоту в рослині)

Для спрощених розрахунків, які не потребують точності, реальні гази прирівнюють до ідеальних газів і застосовують закон Авогадро. Так як маса 1 моль N2 чисельно дорівнює 28 грамам, а 1 моль будь-якого ідеального газу займає об`єм 22,4 літра, то щільність азоту буде дорівнювати: 28 / 22,4 = 1,25 г / л = 1,25 г / дм3. Цей спосіб швидкого знаходження щільності застосуємо для будь-якого газу, а не тільки N2. Його часто використовують в аналітичних лабораторіях.