Использование азота
Технический азот, реализуемый в баллонах, широко используется в различных технологических процессах. Этот газ не токсичен, а его стоимость относительно невелика, поэтому приобретение этого вещества возможно даже частными лицами. Продажа баллонов с азотом осуществляется обычно в объеме 40 л, но возможна продажа газа и в меньших резервуарах. Применяться этот газ может как на производстве, так и в быту, но прежде чем говорить о применение азота, следует разобраться в основных свойствах этого вещества.
Этот загадочный азот: из истории открытия газа
Азот был одновременно открыт сразу несколькими учеными, которые так до конца и не смогли определить, что это за газ. Британский физик и химик Кавендиш в 1772 году смог выделить азот из воздуха, пропустив кислород через раскаленный уголь, а потом через раствор щелочи. Полученный остаток ученый назвал «удушливым воздухом», но так до конца и не понял, что он открыл.
Британец сообщил о своих исследованиях коллеге Джозефу Пристли, который трудился над решением аналогичной задачи. Пристли выяснил, что если в закрытом помещении длительное время горит свеча или находится живое существо, то таким воздухом невозможно дышать.
Швед Карл Шееле смог получить в лабораторных условиях кислород. Также он указал, что воздух состоит из кислорода, который может гореть, и азота, который не горит.
Однако официально первооткрывателем азота считают шотландца Резерфорда, который смог установить основные свойства азота.
АЗОТ: ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Этот газ не ядовит, не имеет вкуса, цвета и запаха, мало растворим в воде. Запас азота на Земле огромен, ведь концентрация его в атмосферном воздухе может достигать 78%. Производство газа осуществляется с помощью установок, в которых атмосферный воздух охлаждается до очень низких температур. По причине различных температур кипения азот легко отделяется от других газов, входящих в состав атмосферного воздуха.
Точка кипения этого газа составляет -196ºС, но уже при -209,8ºС жидкость превращается в твёрдое, снегоподобное вещество. Азот обладает высокой степенью инертности, но соединения этого элемента часто бывают очень активны и небезопасны для человека.
|
Химические свойства |
Физические свойства |
|
|
|
|
|
|
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО АЗОТА
Азот широко используется в различных технологических процессах. В промышленности и при выполнении сварочных работ используются, в основном, инертные свойства газа. Жидкий азот также применяется в качестве эффективного хладагента.
Наибольшее распространение этот инертный газ получил в следующих сферах промышленности:
- Производстве металла.
- Пищевой индустрии.
- Химической индустрии.
- Обработке отходов.
- Нефтегазовой отрасли.
- Медицинской отрасли.
Также этот газ может быть использован при изготовлении электроники и производстве стекла. В газообразном состоянии азот используется в качестве защитного газа при сварке металлов. В процессе соединения металла с помощью азота вытесняется кислород, тем самым снижая разрушительное действие этого окислителя.
Инертные качества этого газа могут применяться в установках пожаротушения. Азот не поддерживает горение, а, попадая в очаг возгорания, уменьшает концентрацию кислорода, что приводит к прекращению процесса окисления вещества.
В медицине жидкий азот используется для удаления различных новообразований на поверхности кожи. В этом агрегатном состоянии вещество может применяться при проведении омолаживающих процедур. Криогенная терапия хорошо воздействует на весь организм, активируя защитные и восстановительные свойства иммунной системы. В химической промышленности азот применяется для производства азотных удобрений и аммиака.
Источник: ballonis.ru
Азот в природе
Азот находится в атмосфере в виде молекул, состоящих из двух атомов. Помимо атмосферы, азот есть в мантии Земли и в гумусном слое почвы. Основной источник азота для промышленного производства – это полезные ископаемые.
Однако в последние десятилетия, когда запасы минералов стали истощаться, возникла острая необходимость выделения азота из воздуха в промышленных масштабах. В настоящее время эта проблема решена, и огромные объемы азота для нужд промышленности добываются из атмосферы.
Роль азота в биологии, круговорот азота
На Земле азот претерпевает ряд трансформаций, в которых участвуют и биотические (связанные с жизнью) и абиотические факторы. Из атмосферы и почвы азот поступает в растения, причем не напрямую, а через микроорганизмы. Азотфиксирующие бактерии удерживают и перерабатывают азот, превращая его в форму, легко усваиваемую растениями. В организме растений азот переходит в состав сложных соединений, в частности – белков.
По пищевой цепи эти вещества попадают в организмы травоядных, а затем – хищников. После гибели всего живого азот вновь попадает в почву, где подвергается разложению (аммонификации и денитрификации). Азот фиксируется в грунте, минералах, воде, попадает в атмосферу, и круг повторяется.
Применение азота
После открытия азота (это произошло в 18-м столетии), были хорошо изучены свойства самого вещества, его соединений, возможности использования в хозяйстве. Поскольку запасы азота на нашей планете огромны, данный элемент стал использоваться крайне активно.
Чистый азот применяется в жидком или газообразном виде. Жидкий азот имеет температуру минус 196 градусов по Цельсию и применяется в следующих областях:
— в медицине. Жидкий азот является хладагентом при процедурах криотерапии, то есть лечения холодом. Мгновенная заморозка применяется для удаления различных новообразований. В жидком азоте хранят образцы тканей и живые клетки (в частности – сперматозоиды и яйцеклетки). Низкая температура позволяет сохранить биоматериал в течение длительного времени, а затем разморозить и использовать.
Возможность хранить в жидком азоте целые живые организмы, а при необходимости размораживать их без всякого вреда высказана писателями-фантастами. Однако в реальности освоить эту технологию пока не удалось;
— в пищевой промышленности жидкий азот используется при розливе жидкостей для создания инертной среды в таре.
Вообще азот применяется в тех областях, где необходима газообразная среда без кислорода, например,
— в пожаротушении. Азот вытесняет кислород, без которого процессы горения не поддерживаются и огонь затухает.
Газообразный азот нашел применение в таких отраслях:
— производство продуктов питания. Азот используется как инертная газовая среда для сохранения свежести продуктов в упаковке;
— в нефтедобывающей промышленности и горном деле. Азотом продувают трубопроводы и резервуары, его нагнетают в шахты для формирования взрывобезопасной газовой среды;
— в самолетостроении азотом накачивают шины шасси.
Все вышесказанное относится к применению чистого азота, но не стоит забывать, что этот элемент является исходным сырьем для производства массы всевозможных соединений:
— аммиак. Чрезвычайно востребованное вещество с содержанием азота. Аммиак идет на производство удобрений, полимеров, соды, азотной кислоты. Сам по себе применяется в медицине, изготовлении холодильной техники;
— азотные удобрения;
— взрывчатые вещества;
— красители и т.д.
Азот – не только один из наиболее распространенных химических элементов, но и очень нужный компонент, применяемый во многих отраслях человеческой деятельности.
Источник: www.vseznaika.org
Как используют азот в нефтегазовом комплексе, черной и цветной металлургии, горно-добывающей и химической промышленности?
- Для продувки и очистки систем трубопроводов, т.к. азот отлично вытесняет кислород.
- Для пожаротушения в условиях низких температур Крайнего Севера, а также в угольных шахтах, т.к. невозможно эффективно использовать другие противопожарные средства.
- Для создания инертных сред при коксохимическом производстве, закалке, отжиге, лазерной резке металла и т.д.
Где используют азот в сфере производства товаров народного потребления?
- В производстве пищевых продуктов, консервов, лекарственных средств применение азота помогает максимально исключить химические консервирующие средств, но при этом значительно увеличить сроки годности продукции, с сохранением всех ее необходимых свойств.
- В автомобильной промышленности использование азота для наполнения шин позволяет продлить срок их эксплуатации, значительно снижая ее коррозию.
- В сельском хозяйстве азотные удобрения позволяют значительно повысить урожайность любых культур.
Применение азота в составе конкретных производственных комплексов связано с основными технологиями его получения:
- адсорбционный генератор азота — работает на технологии поглощения молекулярными ситами определенных веществ и используется в производстве, где необходим азот чистотой свыше 99,95% и является оптимальным для пищевого, фармацевтического, химического производства различных масштабов;
- мембранный генератор азота — технология получения азота до 99,5% чистоты посредством разделения газовых сред с помощью половолоконных мембран – эффективен для использования в составе систем очистки трубопроводов и пожаротушения;
Источник: chzmek.ru