Azot
Азот – химический элемент с символом N и атомным номером семь. При комнатной температуре этот газ бесцветен, не имеет запаха и состоит из двухатомных молекул. Азот занимает седьмое место по общей массе в Галактике и Солнечной системе и считается одним из наиболее распространенных элементов во Вселенной. На Земле этот элемент встречается преимущественно в виде газообразных молекул и составляет примерно 78% атмосферы. Азот как элемент был открыт в 1772 году шотландским физиком Даниэлем Резерфордом как составная часть воздуха.
Азот входит в состав многих промышленно важных соединений, таких как аммиак, азотная кислота, органические нитраты (компоненты топлива и взрывчатых веществ) и цианиды. Исключительно прочная связь в молекуле элементарного азота (N₂) является ключевой особенностью его химической природы; это создаёт трудности как для живых организмов, так и для промышленности при его преобразовании в полезные соединения, но в то же время обеспечивает высвобождение значительного количества полезной энергии, когда эти соединения детонируют, взрываются или распадаются обратно до газообразного азота. Синтетически производимые аммиак и нитраты являются основными промышленными удобрениями, а нитраты, попадающие в окружающую среду с удобрениями, выступают как основные загрязнители, вызывающие эвтрофикацию водных систем (процесс, характеризующийся бурным ростом сине-зеленых водорослей вследствие избыточного поступления биогенных элементов, а именно азота, калия и фосфора).
Поскольку окисление в кислородсодержащей атмосфере или в смеси с кислородом вредно для многих продуктов, газообразный азот, не вступая в реакцию с ним, используется для создания инертной среды (замещая воздух) с целью предотвращения порчи упакованных или насыпных продуктов (препятствуя процессам гниения и быстрой порчи, возникающим под окислительным воздействием). В качестве пищевой добавки (консерванта) газообразный азот в Европейском Союзе маркируется кодом E941.
Области применения (азота и жидкого азота):
© В качестве подходящей альтернативы аргону в лампах накаливания.
© В фотолитографии с использованием глубокого ультрафиолетового излучения для предотвращения интенсивного поглощения кислорода.
© В качестве диэлектрического газа (в осушенном и сжатом виде) для высоковольтного оборудования.
© При производстве нержавеющей стали.
© В некоторых топливных системах самолетов для снижения пожарной опасности (см. систему инертизации топливных баков).
© Для создания инертной подушки над поверхностью жидких взрывчатых веществ в качестве меры безопасности.
© Для накачки автомобильных и авиационных шин, благодаря его инертности, низкому содержанию влаги и отсутствию окислительных свойств (в отличие от воздуха).
© В качестве подходящей альтернативы аргону в лампах накаливания.
© В фотолитографии с использованием глубокого ультрафиолетового излучения для предотвращения интенсивного поглощения кислорода.
© В качестве диэлектрического газа (в осушенном и сжатом виде) для высоковольтного оборудования.
© При производстве нержавеющей стали.
© В некоторых топливных системах самолетов для снижения пожарной опасности (см. систему инертизации топливных баков).
© Для создания инертной подушки над поверхностью жидких взрывчатых веществ в качестве меры безопасности.
© Для накачки автомобильных и авиационных шин, благодаря его инертности, низкому содержанию влаги и отсутствию окислительных свойств (в отличие от воздуха).
Применение в промышленности
© Азот используется для защиты легковоспламеняющегося сырья от контакта с кислородом. Его применение значительно снижает риск пожара или взрыва, обеспечивая безопасность материалов.
© В пищевой промышленности азот играет роль защитной среды, предотвращающей контакт пищевых продуктов (например, картофельных чипсов, снэков) с кислородом, так как кислород может сделать их непригодными к употреблению.
© Жидкий азот (-196°C) используется для быстрой (шоковой) заморозки продуктов питания.
Воздействие на окружающую среду
© В отличие от шин, накачанных воздухом, шины, заполненные азотом, дольше поддерживают давление. Это, в свою очередь, снижает риски, связанные с недостаточным давлением в шинах (и необходимостью их частой подкачки), и уменьшает расход топлива.
© Изношенные шины при контакте с жидким азотом могут охрупчиваться и разрушаться (криогенное дробление). Полученная таким образом резиновая крошка перерабатывается, а не сжигается.
© Жидкий азот также используется для улавливания летучих органических соединений (ЛОС) из промышленных выбросов, предотвращая их попадание в атмосферу, где они способствуют образованию приземного (тропосферного) озона. Эти ЛОС применяются в промышленности в качестве растворителей или антиоксидантов. При охлаждении жидким азотом эти газы конденсируются, собираются и могут быть утилизированы или переработаны.
Применение в медицине
© Жидкий азот (-196°C) давно и без теоретических ограничений по срокам хранения используется в медицине и научных исследованиях для криоконсервации крови, спермы, эмбрионов, клеток костного мозга и других образцов живых тканей.
© Жидкий азот также применяется в дерматологии, где считается эффективным методом лечения некоторых неинфекционных кожных заболеваний и небольших доброкачественных новообразований кожи (криодеструкция).
Жидкий азот
Жидкий азот – это азот в жидком состоянии при чрезвычайно низкой температуре. В промышленных масштабах его получают методом фракционной дистилляции сжиженного воздуха. Жидкий азот – это бесцветная прозрачная жидкость с плотностью 0,807 г/мл при температуре кипения и относительной диэлектрической проницаемостью 1,43. Сокращенные обозначения жидкого азота – LN₂, «LIN» или «LN», номер по списку ООН – 1977. Жидкий азот является двухатомной жидкостью; двухатомная природа ковалентно связанного азота в молекуле N₂, характерная для газообразного состояния, сохраняется и после сжижения. Жидкий азот является компактным и легко транспортируемым источником газообразного азота, не требующим высокого давления для хранения. Кроме того, его способность поддерживать температуры значительно ниже точки замерзания воды делает его чрезвычайно полезным в широком спектре применений, в основном в качестве хладагента в системах открытого цикла. К ним относятся:
© В криотерапии для удаления нежелательных и потенциально предраковых (злокачественных) поражений кожи, таких как бородавки и актинический кератоз.
© Для хранения клеток при низких температурах для лабораторных работ.
© В криогенике.
© В криофорах для достижения быстрого замораживания путем испарения.
© В качестве резервного источника азота в системах пожаротушения гипоксическим воздухом (с пониженным содержанием кислорода).
© Как источник очень сухого газообразного азота.
© Для погружного замораживания, общего замораживания и транспортировки пищевых продуктов.
© Для криоконсервации крови, репродуктивных клеток (сперматозоидов и яйцеклеток) и других биологических образцов и материалов.
© Для сохранения образцов тканей, удаленных хирургическим путем, для последующих исследований.
© Для создания «ледяных пробок» в трубопроводах (водяных, нефтяных) с целью проведения ремонтных работ при отсутствии запорной арматуры и для предотвращения утечки рабочей среды. (Этот метод для труб малого диаметра в настоящее время может заменяться системами с электрическими тепловыми насосами).
© В промессии (экологически чистый метод захоронения) для обработки тел.
© Для криоконсервации (крионики) в надежде на будущее оживление.
© Для холодной посадки (сборки с натягом) деталей механизмов путем их сжатия при охлаждении.
© В астрономии в качестве хладагента для ПЗС-камер (CCD-камер).
© Для достижения высокой пропускной способности криогенных насосов (например, турбомолекулярных), а также для охлаждения высокотемпературных сверхпроводников до рабочей температуры в процессах с контролируемым испарением, например, в химической промышленности.
© Для повышения чувствительности инфракрасных головок самонаведения ракет (например, «Стрела-3»); для временной сборки механических деталей машин методом холодной посадки; и в компьютерной технике (включая экстремальный разгон процессоров) для обеспечения улучшенной посадки компонентов с натягом и их эффективного охлаждения.
© Для симуляции условий глубокого космоса (теплового стока) в вакуумных камерах при проведении термических испытаний космических аппаратов.
© В кулинарии, например, для приготовления мороженого с ультра-гладкой текстурой (см. также молекулярная гастрономия).
© Для создания избыточного давления в герметичной таре (например, банках, бутылках) перед укупоркой путем впрыска капли жидкого азота, который, испаряясь, увеличивает внутреннее давление и прочность тары.
© В качестве эффектного элемента в напитках для создания дымящегося и пузырящегося «эффекта кипящего котла» (см. коктейли с жидким азотом).
© Как рабочее тело в некоторых системах хранения энергии.
© Для криогенного клеймения (таврения) скота.
Аргон представляет собой химический элемент с символом Ar и атомным номером 18.
Аргон-диоксид карбона С-50 (50% аргона / 50% CО2)
Ацетилен представляет собой химическое соединение с формулой C2H2.
Гелий является химическим элементом с символом He и атомным номером 2.
Диоксид углерода (химическая формула C02)
Кислород — это химический элемент с символом O и атомным номером 8
Пропан является трикарбоновым алканом с молекулярной формулой C3H8.