Азот, символ N, является химическим элементом с атомным номером семь. При комнатной температуре он представляет собой двухатомные молекулы в газовой фазе, он бесцветен и не имеет запаха. Азот является общим элементом во Вселенной, оценивается примерно седьмым в общей численности в нашей Галактике и Солнечной системе. На Земле элемент, прежде всего, находится как молекула газа; она формирует около 78% атмосферы Земли. Элемент азота был обнаружен как разделимый компонент воздуха шотландским врачом Даниэлем Резерфордом в 1772 году.
Многие промышленно важные соединения, такие как аммиак, азотная кислота, органические нитраты (ракетное топливо и взрывчатые вещества) и цианиды, содержат азот. Чрезвычайно прочная связь элементарного азота преобладает в химических реакциях, связанных с образованием азотных соединений, вызывая трудности и для организмов и для промышленности в превращении N2 в полезные соединения, но, в то же время, вызывает высвобождение большого количества часто полезной энергии, когда соединения сгорают, взрываются или распадаются обратно в газообразный азот. Синтетически полученный аммиак и нитраты являются ключевыми промышленными удобрениями, и нитраты удобрений являются ключевыми загрязнителями в результате эвтрофикации водных систем.
Газообразный азот имеет множество применений, в том числе, выступая в качестве инертной замены воздуха, где окисление нежелательно:
- В регулируемом составе воздуха, чистом или в смеси с диоксидом углерода, для сохранения свежести упакованных или сыпучих продуктов (путем задержки прогорклости и других форм окислительного повреждения). Чистый азот в качестве пищевой добавки обозначен в Европейском союзе номером E941.
- В лампах накаливания в качестве недорогой альтернативы аргону.
- В фотолитографии в глубоком ультрафиолете, чтобы избежать сильного поглощения кислорода.
- Высушенный и прессованный, в качестве диэлектрического газа для высоковольтного оборудования.
- Изготовление из нержавеющей стали.
- Используется в некоторых топливных системах самолетов для снижения пожарной опасности (см. система закачивания инертного газа).
- В верхней части жидких взрывчатых веществ в качестве меры безопасности.
- Наполнение автомобильной и авиационной шины из-за инертности и отсутствия влаги или окислительных свойств, в отличие от воздуха.
- Промышленность
- Азот используется для защиты воспламеняющегося сырья от любого контакта с кислородом. По существу, снижая риск пожара или взрыва, использование азота делает обработку этих материалов намного безопаснее.
- В пищевой промышленности азот используется в качестве защитной атмосферы, предотвращая любой контакт между пищевыми продуктами (чипсы, орехи и т.д.) и кислородом, так как он может сделать их непригодными к употреблению.
- Жидкий азот (-196°C) используется для замораживания продуктов питания, которые могут быть значительно охлаждены; процесс, который долговечно сохраняет их вкус и текстуру.
- Окружающая среда
- Накачивание шин азотом, лучше чем воздух поддерживает давление в шине в течение более длительного периода времени. Это, в свою очередь, снижает риски, связанные с недостаточно накачанными шинами и снижает потребление топлива.
- Изношенные шины могут быть хрупкими при контакте с жидким азотом. После того, как они были "измельчены", они перерабатываются вместо сжигания.
- Жидкий азот используется также для уменьшения выбросов летучих органических соединений, которые побуждают пики загрязнения озона. Эти вещества в промышленном отношении используются в качестве растворителей или поглотителей. После охлаждения, эти газы можно сжижать и улавливать, а затем перерабатывать, что позволяет избежать их выброса в воздух.
- Здоровье
- В медицине и исследованиях, жидкий азот (-196°C) используется для замораживания и сохранения крови, спермы, эмбрионов, клеток костного мозга и других образцов живой ткани, в течение периодов, которые теоретически не ограничены.
- Жидкий азот также используется в дерматологии, где он является одним из наиболее эффективных способов выжигания бородавок и небольших доброкачественных опухолей кожи, которые, тем не менее, заразны.
Жидкий азот представляет собой азот в жидком состоянии при крайне низкой температуре. Он промышленно производится посредством фракционной перегонки жидкого воздуха. Жидкий азот представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с плотностью 0,807 г/мл при температуре кипения и диэлектрической проницаемостью 1.43. Жидкий азот часто называют аббревиатурой, LN2 или "LIN" или "LN", и он имеет номер 1977. Жидкий азот представляет собой двухатомную жидкость, обозначающую двухатомный характер ковалентной N связи в газе N2, сохраняется даже после сжижения. Жидкий азот представляет собой компактный и легко транспортируемый источник газообразного азота без нагнетания. Кроме того, его способность поддерживать температуру значительно ниже температуры замерзания воды делает его чрезвычайно полезным в широком диапазоне применений, прежде всего, в качестве холодильного агента с незамкнутым циклом, в том числе:
- в криотерапии для удаления некрасивых или потенциально злокачественных поражений кожи, таких как бородавки и актинический кератоз
- для хранения клеток при низкой температуре для лабораторных работ
- в криогенике
- в Криофоре для демонстрации быстрого замораживания путем выпаривания
- в качестве резервного источника азота в гипоксических воздушных системах предотвращения пожара
- в качестве источника очень сухого газообразного азота
- для погружения, замораживания и транспортировки пищевых продуктов
- для криоконсервации крови, репродуктивных клеток (сперматозоид и яйцеклетка), а также других биологических образцов и материалов
- для сохранения образцов ткани при удалении хирургическим путём для будущих исследований
- как метод замораживания водных и нефтяных труб для работы над ними в ситуациях, когда клапан не доступен для блокировки жидкого потока к рабочей области, метод, известный как "ледяная пробка" - в настоящее время заменен электрическими тепловыми насосами (для труб малого диаметра)
- в процессе промессии, способа избавления от человеческих останков
- для крионики в надежде на будущую реанимацию.
- для сварки деталей машин вместе
- в качестве хладагента для ПЗС-камер в астрономии
- для высокотемпературного сверхпроводника до температуры, достаточной для достижения сверхпроводимости для вакуумных перекачивающих конденсатоотводчиков и в процессах контролируемого выпаривания в химии.
- для повышения чувствительности инфракрасных самонаводящихся головок ракет, таких как Стрела-3
- чтобы временно свернуть механические компоненты во время сборки машины и позволить улучшенный натяг
- для компьютеров и экстремального разгона
- для моделирования космического фона в вакуумной камере во время тепловых испытаний космических аппаратов
- в приготовлении пищи, например для изготовления шелковистого мороженого. Смотрите также молекулярную гастрономию.
- при инертировании и герметизации контейнеров путем введения регулируемого количества жидкого азота непосредственно перед герметизацией или усадкой.
- как косметическая новинка придает дымный, кипящий "котельный эффект" напиткам. Смотрите коктейли с жидким азотом.
- в качестве носителя для хранения энергии.
- для брендинга скота.