Où est l'azote ? L’azote est un gaz « sans vie », extrêmement important pour tous les êtres vivants.

Le nom « azote » est d'origine française et signifie « sans vie », ce qui est dû aux propriétés neutres du gaz, très inerte et n'entretiennant pas la combustion. Ce sont ces caractéristiques qui ont permis d'utiliser azote technique dans de nombreux domaines de l'industrie.

Il est extrait de l'air par refroidissement en profondeur et séparation ultérieure des gaz, pour lesquels des installations fixes ou mobiles sont utilisées pour obtenir le volume requis de la substance.

Il est intéressant de noter que ce nom pour un élément chimique est principalement utilisé en France et dans les pays de l'espace post-soviétique. Alors que dans d’autres parties du monde, il est connu sous le nom d’« azote » (lat.nitrogenium), d’où le symbole N utilisé dans le tableau périodique.

L'azote est le nom donné à l'azote dans d'autres pays.

Caractéristiques principales

Outre l'inertie, les principales caractéristiques de l'azote technique sont la non-toxicité, ainsi que l'absence de goût, d'odeur et de couleur. Dans la nature, on le trouve le plus souvent dans l'atmosphère, où sa concentration atteint 78 % du volume de l'air. De plus, c’est l’un des principaux éléments qui composent les acides nucléiques et les protéines.

Lorsqu'il est refroidi jusqu'à son point d'ébullition (-196°C), ce gaz se transforme en un liquide incolore et, à -209,8°C, il forme une substance solide semblable à de la neige. A l'état libre, cet élément possède une structure diatomique (N2), très résistante. Étant donné que les composés azotés avec d’autres éléments chimiques se décomposent assez facilement lorsqu’ils sont chauffés, les molécules de gaz se trouvent principalement sur Terre sous forme diatomique libre.

Objectif et portée

Le N2 est utilisé pour former un environnement inerte lors du traitement, du stockage et du mouvement à haute température de matériaux facilement oxydables, ainsi que pour la préservation des pipelines et des récipients métalliques. La solution liquide est utilisée comme réfrigérant ou passée dans un équipement spécial (gazéifieur) pour la formation de gaz.

Voici à quoi ressemble l'azote technique liquide

Du fait que ce gaz n'entretient pas la combustion, il garantit la sécurité du travail avec des matériaux facilement inflammables et est souvent utilisé dans les installations d'extinction d'incendie. De plus, l'azote technique permet la mise en œuvre de nombreuses opérations technologiques dans divers domaines industriels, il est donc recherché dans :

• métallurgie;
• industrie chimique;
• Industrie du pétrole et du gaz;
• médecine;
• production de verre et d'électronique;
• traitement des déchets;
• emballages alimentaires, etc.

Le N2 est parfois utilisé à des fins de protection pendant le processus de soudage, par exemple pour augmenter la résistance à la corrosion des aciers duplex. Cependant, son utilisation comme agent de protection lors du soudage présente certaines limites, car dans la zone de l'arc, la molécule se décompose en atomes d'azote individuels qui interagissent avec de nombreux métaux. Par conséquent, à ces fins, on utilise plus souvent un mélange de soudage ou de l'argon plus inerte, dont les caractéristiques sont lues dans l'article : gaz argon - propriétés chimiques et champ d'application. Vous pouvez en apprendre davantage sur d’autres gaz techniques dans cette section.

Comment l’azote technique est-il stocké et transporté ?

La substance gazeuse est stockée et transportée dans des cylindres en acier noir (GOST 949-73) avec une inscription jaune. Le gaz liquéfié est transporté dans des réservoirs spéciaux ou des réservoirs cryogéniques.

La figure montre des bouteilles pour le stockage et le transport d'azote technique

Jusqu'à récemment, l'utilisation de l'azote liquide comme substance inerte était considérée comme absolument sûre. Cependant, il existe aujourd'hui plusieurs cas connus d'explosions de réservoirs et d'équipements fonctionnant avec du N2 liquéfié, provoquées par l'évaporation rapide de la phase liquide et son enrichissement en oxygène. Par conséquent, lors de l'utilisation de réservoirs d'azote liquide, il est nécessaire de respecter les mêmes exigences que lors du travail avec des réservoirs d'oxygène liquide.

Lors du transport d'une composition gazeuse, il est nécessaire d'éviter les chocs et chutes de récipients, ainsi que leur surchauffe. Étant donné que la pression interne du conteneur est de 15 à 20 MPa, en cas de fort impact ou de chauffage au-dessus de 60°C, il existe un risque de dépressurisation ou d'explosion.

Une bouteille d'azote, comme tout récipient fonctionnant sous pression, doit être périodiquement recertifiée. Dans ce cas, la qualité et la propreté du réservoir sont généralement soumises à des exigences plus élevées que, par exemple, les récipients destinés au remplissage de CO2. D'ailleurs, Une information intéressante Vous pouvez en savoir plus sur les propriétés et le processus de recharge en dioxyde de carbone dans l'article : dioxyde de carbone : où recharger n'est pas une question oiseuse.

Un spécialiste inspecte le cylindre pour sa recertification

Degré de danger pour l'homme

Bien que le N2 soit non toxique et n’ait aucun effet néfaste sur environnement, pour une personne, son action peut avoir des conséquences très désagréables. En remplaçant l’oxygène dans l’atmosphère et en déplaçant l’oxygène du corps, ce gaz agit comme un agent suffocant. Lorsque la concentration d'oxygène dans l'air descend en dessous de 19 %, une personne commence à ressentir les symptômes suivants :

• augmentation de la respiration et de la fréquence cardiaque ;
• vertiges;
• sensation de lourdeur et de chaleur dans le corps ;
• difficulté à parler;
• diminution des performances ;
• perte de conscience possible.

Par conséquent, lorsque vous travaillez dans un environnement azoté, il est important de respecter des mesures de sécurité de base : aérer fréquemment la pièce et surveiller la teneur en O2.

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Azote - élément chimique qui est connu de tous. Il est désigné par la lettre N. On peut dire qu'il est la base chimie inorganique, et c'est pourquoi ils commencent à l'étudier en huitième année. Dans cet article, nous examinerons de plus près l’azote, ainsi que ses caractéristiques et propriétés.

Histoire de la découverte des éléments

Des composés tels que l'ammoniac, le nitrate et l'acide nitrique étaient connus et utilisés dans la pratique bien avant que l'azote pur ne soit obtenu à l'état libre.

Dans une expérience menée en 1772, Daniel Rutherford a brûlé du phosphore et d'autres substances dans une cloche en verre. Il a découvert que le gaz restant après la combustion des composés ne favorise pas la combustion et la respiration, et l’a appelé « air suffocant ».

En 1787, Antoine Lavoisier établit que les gaz qui composent l'air ordinaire sont de simples éléments chimiques et propose le nom d'« Azote ». Un peu plus tard (en 1784), le physicien Henry Cavendish prouva que cette substance faisait partie du nitrate (un groupe de nitrates). C’est de là que vient le nom latin de l’azote (du latin tardif nitrum et du grec gennao), proposé par J. A. Chaptal en 1790.

Au début du XIXe siècle, les scientifiques avaient clarifié l'inertie chimique de l'élément à l'état libre et son rôle exceptionnel dans les composés avec d'autres substances. À partir de ce moment, la « liaison » de l’azote de l’air est devenue le problème technique le plus important en chimie.

Propriétés physiques

L'azote est légèrement plus léger que l'air. Sa densité est de 1,2506 kg/m³ (0 °C, 760 mm Hg), point de fusion - -209,86 °C, point d'ébullition - -195,8 °C. L'azote est difficile à liquéfier. Sa température critique est relativement basse (-147,1 °C), tandis que la pression critique est assez élevée – 3,39 Mn/m². Densité à l'état liquide - 808 kg/m³. Cet élément est moins soluble dans l'eau que l'oxygène : 23,3 g de N peuvent être dissous dans 1 m³ (à 0 °C) de H₂O. Ce chiffre est plus élevé lorsqu'on travaille avec certains hydrocarbures.

Lorsqu'il est chauffé à basse température, cet élément n'interagit qu'avec les métaux actifs. Par exemple, avec du lithium, du calcium, du magnésium. L'azote réagit avec la plupart des autres substances en présence de catalyseurs et/ou à des températures élevées.

Les composés de N avec O₂ (oxygène) N₂O₅, NO, N₂O₃, N₂O, NO₂ ont été bien étudiés. À partir d'eux, lors de l'interaction des éléments (t - 4000°C), AUCUN oxyde ne se forme. De plus, pendant le processus de refroidissement, il est oxydé en NO₂. Des oxydes d'azote se forment dans l'air lors du passage des rejets atmosphériques. Ils peuvent être obtenus par action de rayonnements ionisants sur un mélange de N et O₂.

Lorsque N₂O₃ et N₂O₅ sont dissous respectivement dans l'eau, les acides HNO₂ et HNO₂ sont obtenus, formant des sels - nitrates et nitrites. L'azote se combine à l'hydrogène exclusivement en présence de catalyseurs et à haute température, formant du NH₃ (ammoniac). De plus, d'autres composés (ils sont assez nombreux) de N avec H₂ sont connus, par exemple le diimide HN = NH, l'hydrazine H₂N-NH₂, l'octazone N₈H₁₄, l'acide HN₃ et autres.

Il convient de dire que la plupart des composés hydrogène + azote sont isolés exclusivement sous forme de dérivés organiques. Cet élément ne réagit pas (directement) avec les halogènes, tous ses halogénures ne sont donc obtenus qu'indirectement. Par exemple, NF₃ se forme lorsque l’ammoniac réagit avec le fluor.

La plupart des halogénures d'azote sont des composés faiblement stables ; les oxyhalogénures sont plus stables : NOBr, NO₂F, NOF, NOCl, NO₂Cl. La combinaison directe de N avec le soufre ne se produit pas non plus : N₄S₄ est obtenu lors de la réaction ammoniac + soufre liquide. Lorsque le coke chaud réagit avec N, du cyanogène (CN)₂ se forme. En chauffant l'acétylène C₂H₂ avec de l'azote à 1 500 °C, du cyanure d'hydrogène HCN peut être obtenu. Lorsque N interagit avec les métaux à une vitesse relativement hautes températures Des nitrures se forment (par exemple Mg₃N₂).

Lorsque l'azote ordinaire est exposé à des décharges électriques [à une pression de 130 à 270 n/m² (correspondant à 1 à 2 mm Hg)] et lors de la décomposition de Mg₃N₂, BN, TiNx et Ca₃N₂, ainsi que lors de décharges électriques dans le l'air, de l'azote actif peut se former, ayant des réserves d'énergie accrues. Contrairement au moléculaire, il interagit très énergiquement avec l'hydrogène, les vapeurs de soufre, l'oxygène, certains métaux et le phosphore.

L'azote fait partie d'un certain nombre de composés organiques importants, notamment les acides aminés, les amines, les composés nitrés et autres.

Obtenir de l'azote

En laboratoire, cet élément peut être facilement obtenu en chauffant une solution concentrée de nitrite d'ammonium (formule : NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O). Méthode technique l'obtention de N repose sur la séparation de l'air pré-liquéfié, qui est ensuite soumis à une distillation.

Champ d'application

L'essentiel de l'azote libre obtenu est utilisé dans la production industrielle d'ammoniac, qui est ensuite transformé en assez grandes quantités en engrais, en explosifs, etc.

En plus de la synthèse directe de NH₃ à partir d'éléments, la méthode au cyanamide développée au début du siècle dernier est utilisée. Elle est basée sur le fait qu'à t = 1 000 °C, le carbure de calcium (formé en chauffant un mélange de charbon et de chaux dans un four électrique) réagit avec l'azote libre (formule : CaC₂ + N₂ = CaCN₂ + C). Le cyanamide de calcium résultant se décompose sous l'influence de la vapeur d'eau chauffée en CaCO₃ et 2NH₃.

Sous sa forme libre, cet élément est utilisé dans de nombreuses industries : comme milieu inerte dans divers procédés métallurgiques et chimiques, lors du pompage de liquides inflammables, pour remplir les espaces des thermomètres à mercure, etc. À l'état liquide, il est utilisé dans diverses unités de réfrigération. . Il est transporté et stocké dans des récipients Dewar en acier, et le gaz comprimé est stocké dans des bouteilles.

De nombreux composés azotés sont également largement utilisés. Leur production commença à se développer intensément après la Première Guerre mondiale et ce moment a atteint des proportions véritablement énormes.

Cette substance est l'un des principaux éléments biogènes et fait partie de éléments essentiels cellules vivantes - acides nucléiques et protéines. Cependant, la quantité d’azote dans les organismes vivants est faible (environ 1 à 3 % en poids sec). Le matériel moléculaire présent dans l’atmosphère n’est assimilé que par les algues bleu-vert et certains micro-organismes.

Des réserves assez importantes de cette substance sont concentrées dans le sol sous forme de divers composés minéraux (nitrates, sels d'ammonium) et organiques (composés d'acides nucléiques, de protéines et de leurs produits de dégradation, y compris des restes non encore complètement décomposés de la flore et de la faune).

Les plantes absorbent parfaitement l'azote du sol sous forme de composés organiques et inorganiques. DANS conditions naturelles grande importance avoir des micro-organismes spéciaux du sol (ammonificateurs) capables de minéraliser l’azote organique du sol en sels d’ammonium.

L'azote nitrique dans le sol se forme au cours de la vie des bactéries nitrifiantes, découvertes par S. Winogradsky en 1890. Ils oxydent les sels d'ammonium et l'ammoniac en nitrates. Une partie de la substance assimilée par la flore et la faune est perdue sous l'action des bactéries dénitrifiantes.

Les micro-organismes et les plantes absorbent parfaitement à la fois le nitrate et l'ammonium N. Ils convertissent activement les matières inorganiques en divers composés organiques - acides aminés et amides (glutamine et asparagine). Ces dernières font partie de nombreuses protéines de micro-organismes, de plantes et d'animaux. La synthèse de l'asparagine et de la glutamine par amidation (enzymatique) des acides aspartique et glutamique est réalisée par de nombreux représentants de la flore et de la faune.

La production d'acides aminés se produit par l'amination réductrice d'un certain nombre d'acides cétoniques et d'acides aldéhydiques, résultant de la transamination enzymatique, ainsi que de l'oxydation de divers glucides. Produits finaux pour l'absorption de l'ammoniac (NH₃) par les plantes et les micro-organismes, ce sont des protéines qui font partie du noyau cellulaire, du protoplasme, et qui sont également déposées sous forme de protéines dites de stockage.

Les humains et la plupart des animaux ne peuvent synthétiser les acides aminés que dans une mesure assez limitée. Ils ne sont pas capables de produire huit composés essentiels (lysine, valine, phénylalanine, tryptophane, isoleucine, leucine, méthionine, thréonine), et donc leur principale source d'azote sont les protéines consommées avec les aliments, c'est-à-dire, en fin de compte, les propres protéines des micro-organismes. et les plantes.

L'azote est un gaz, une substance chimique simple, un non-métal, un élément du tableau périodique. Nom latin Nitrogenium se traduit par « donner naissance au salpêtre ».

Le nom « azote » et ses consonnes sont utilisés dans de nombreux pays : France, Italie, Russie, Turquie, certains pays slaves de l’Est et de l’ex-URSS. Selon la version principale, le nom « azote » vient du mot grec azoos - « sans vie », car il ne convient pas à la respiration.

L'azote se trouve principalement sous forme de gaz : dans l'air, il représente environ 78 % (en volume). Gisements de minéraux qu'il contient - par exemple, salpêtre chilien (nitrate de sodium), salpêtre indien (nitrate de potassium) pour la plupart sont déjà épuisés, donc à l'échelle industrielle, le réactif est extrait par synthèse chimique directement de l'atmosphère.

Propriétés

Dans des conditions normales, le N2 est un gaz sans goût, sans couleur ni odeur. Ne brûle pas, est ignifuge et antidéflagrant, peu soluble dans l'eau et l'alcool et non toxique. Conduit mal la chaleur et l’électricité. À des températures inférieures à -196 °C, il devient d'abord liquide puis solide. L'azote liquide est un liquide transparent et mobile.

La molécule d'azote est très stable, de sorte que le réactif chimique est fondamentalement inerte, réagissant dans des conditions normales uniquement avec les complexes de lithium, de césium et de métaux de transition. Pour réaliser des réactions avec d'autres substances, des conditions particulières sont nécessaires : température et pression très élevées, et parfois un catalyseur. Ne réagit pas avec les halogènes, le soufre, le carbone, le silicium, le phosphore.

L'élément est extrêmement important pour la vie de tous les êtres vivants. Il fait partie intégrante des protéines, des acides nucléiques, de l'hémoglobine, de la chlorophylle et de nombreux autres composés biologiquement importants. Joue un rôle majeur dans le métabolisme des cellules et des organismes vivants.

L'azote est produit sous forme de gaz comprimé à 150 atmosphères, fourni dans des cylindres noirs avec des inscriptions grandes et claires. couleur jaune. Le réactif liquide est conservé dans des flacons de Dewar (un thermos à double paroi, avec un placage argenté à l'intérieur et un vide entre les parois).

Danger d'azote

DANS conditions normales l'azote n'est pas nocif pour les humains et les animaux, mais quand hypertension artérielle provoque une intoxication narcotique et, en cas de manque d'oxygène, provoque une suffocation. Un accident de décompression très dangereux est associé à l'azote et à son effet sur le sang humain lors d'une forte diminution de la pression.

Tout le monde l'a probablement vu au moins une fois dans des films ou des séries télévisées, comment l'azote liquide gèle instantanément les personnes ou verrouille les barres, les coffres-forts, etc., après quoi ils deviennent fragiles et se brisent facilement. En fait, l’azote liquide gèle assez lentement en raison de sa faible capacité thermique. C'est pourquoi il ne peut pas être utilisé pour congeler des personnes en vue d'une décongélation ultérieure - il n'est pas possible de congeler l'ensemble du corps et des organes de manière uniforme et simultanée.

L'azote appartient aux pnictogènes - éléments chimiques du même sous-groupe du tableau périodique que lui-même. Outre l'azote, les pnictogènes comprennent le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth et le muscovium obtenu artificiellement.

L'azote liquide est un matériau idéal pour éteindre les incendies, notamment ceux impliquant des objets de valeur. Après extinction à l'azote, il ne reste plus d'eau, de mousse, de poudre et le gaz disparaît tout simplement.

Application

Les trois quarts de tout l'azote produit dans le monde sont destinés à la production d'ammoniac, à partir duquel l'acide nitrique est largement utilisé dans diverses industries.
- En agriculture, les composés azotés sont utilisés comme engrais, et l'azote lui-même est utilisé pour une meilleure conservation des légumes dans les magasins de légumes.
- Pour la production d'explosifs, de détonateurs, de carburant pour engins spatiaux (hydrazine).
- Pour la production de colorants et de médicaments.
- Lors du pompage de substances inflammables dans des canalisations, dans des mines, dans des appareils électroniques.
- Pour éteindre le coke en métallurgie, pour créer une atmosphère neutre dans les processus industriels.
- Pour purger les canalisations et les réservoirs ; éclatement des couches dans les mines ; pomper du carburant dans des fusées.
- Pour injection dans les pneus d'avions, parfois dans les pneus de voitures.
- Pour la production de céramiques spéciales - le nitrure de silicium, qui présente une résistance mécanique, thermique, chimique accrue et de nombreuses autres caractéristiques utiles.
- L'additif alimentaire E941 est utilisé pour créer dans les emballages un environnement conservateur qui empêche l'oxydation et le développement de micro-organismes. L'azote liquide est utilisé pour la mise en bouteille de boissons et d'huiles.

L'azote liquide est utilisé comme :

Réfrigérant dans les cryostats, les unités à vide, etc.
- En thérapie cryogénique en cosmétologie et en médecine, pour réaliser certains types de diagnostics, pour conserver des échantillons de biomatériaux, sperme, ovules.
- En découpe cryogénique.
- Pour éteindre les incendies. En s'évaporant, le réactif forme une masse de gaz 700 fois supérieure au volume de liquide. Ce gaz éloigne l’oxygène de la flamme et s’éteint.

L'azote technique à l'état liquide et gazeux est obtenu à partir de l'air atmosphérique. La substance est un élément chimique assez courant. L'atmosphère terrestre contient 75 % d'azote, mais sous sa forme pure, il est impropre à la respiration. Néanmoins, des centaines de processus se déroulent dans le corps humain, dont la vitesse et la qualité sont affectées par cette substance. Par exemple, l'azote fait partie de l'hémoglobine, des acides aminés et des protéines. De plus, on le trouve dans les cellules des plantes et des animaux.

Une molécule de gaz contient deux atomes très étroitement liés. Pour que l'azote fasse partie d'un composé chimique, cette liaison doit être rompue ou affaiblie, ce qui est assez difficile. Le processus inverse de libération d'azote à partir de divers composés est beaucoup plus facile. La réaction de combustion se déroule toujours avec formation de gaz libre.

Le salpêtre chilien (nitrite de sodium) est une riche source d'azote. DANS début XIX Pendant des siècles, on en a tiré des engrais et de la poudre à canon. Au fil du temps, les réserves minérales ont diminué et les besoins en nitrates n'ont fait qu'augmenter. Au début du XXe siècle, l’azote était extrait de l’air atmosphérique et combiné en ammoniac. Pour ce faire, il fallait appliquer une température et une pression élevées et introduire des catalyseurs dans la réaction. Depuis, la question de l'obtention de l'azote a reçu une nouvelle solution, puisque l'atmosphère en est une source inépuisable.

En raison de ses propriétés inertes et autres, ce gaz a trouvé des applications dans :

• développement de gisements de charbon;
• forer des puits;
• l'emballage du produit;
• lutte contre les incendies;
• traitement à haute température des métaux, etc.

Caractéristiques physiques de la substance

Dans des conditions normales (avec pression atmosphérique 760 mmHg Art. et température 0°C), la substance est un gaz inodore et incolore, peu soluble dans l'eau. Il ne réagit pas avec d'autres éléments sauf le lithium. Lorsqu'il est chauffé, l'azote acquiert la capacité de se dissocier en atomes et crée divers composés chimiques. Sa réaction avec l'hydrogène est la plus demandée, ce qui donne de l'ammoniac, qui est utilisé pour la production d'engrais, de réfrigérants, de fibres synthétiques, etc. L'azote gazeux est ignifuge et antidéflagrant, et il empêche également la pourriture et l'oxydation. La substance n'est pas toxique et n'a donc pas d'effet dangereux sur l'environnement. Mais en cas d'inhalation prolongée, il provoque un manque d'oxygène et une suffocation.

Lorsqu'il est refroidi à -195,8°C, l'azote se transforme en un liquide ressemblant à apparence l'eau claire. Le point d'ébullition de cette substance est légèrement inférieur à celui de l'oxygène. Par conséquent, lorsque l’air liquide est chauffé, l’azote commence à s’évaporer en premier. Cette propriété est à la base du principe moderne de production d'un produit chimique. La répétition répétée de la liquéfaction et de l'ébullition permet d'obtenir de l'azote et de l'oxygène à la concentration requise. Ce processus est appelé rectification.

Si l’azote liquide, dont le volume est de 1 litre, est chauffé à +20°C, il s’évapore et forme 700 litres de gaz. Par conséquent, la substance est stockée dans des conteneurs ouverts spéciaux avec isolation sous vide ou dans des récipients cryogéniques sous pression.

Un refroidissement ultérieur de l'azote à -209,86°C le transforme en un état solide d'agrégation. Le résultat est de gros cristaux blancs comme neige. Lors d'un contact ultérieur avec l'air, la masse semblable à de la neige absorbe l'oxygène et fond.

Production industrielle

Actuellement, trois technologies sont principalement utilisées pour obtenir de l'azote inerte, basées sur la séparation de l'air atmosphérique :

• cryogénique ;
• membrane;
• adsorption.

Les installations cryogéniques de séparation fonctionnent sur le principe de la liquéfaction de l’air. Il est d'abord comprimé par un compresseur, puis passe dans des échangeurs de chaleur et se dilate dans un détendeur. En conséquence, l’air refroidi devient liquide. En raison des températures d’ébullition différentes de l’oxygène et de l’azote, ils sont séparés. Le processus est répété plusieurs fois sur des plaques de distillation spéciales. Elle se termine par la production d’oxygène pur, d’argon et d’azote. Cette méthode est la plus efficace pour les grandes entreprises en raison des dimensions importantes du système et de la complexité de son démarrage et de sa maintenance. L'avantage de la méthode est qu'il est possible d'obtenir de l'azote de la plus haute pureté, liquide et gazeux, en n'importe quelle quantité. Dans ce cas, la consommation d'énergie pour la production de 1 litre de substance est de 0,4 à 1,6 kW/h (en fonction du schéma technologique de l'installation).

La technologie de séparation des gaz par membrane a commencé à être utilisée dans les années 70 du siècle dernier. La rentabilité et l’efficacité élevées de cette méthode constituent une alternative intéressante aux méthodes cryogéniques et par adsorption pour produire de l’azote pur. Aujourd’hui, les installations utilisent la dernière génération de membranes hautes performances. Il ne s’agit désormais plus d’un film, mais de milliers de fibres creuses sur lesquelles est appliquée une couche sélective. Il n'y a pas de composants mobiles dans l'installation, donc la durée de son fonctionnement sans panne est considérablement augmentée. De l'air filtré est fourni au système. L'oxygène le traverse sans entrave et l'azote est éliminé sous pression par le côté opposé de la membrane et envoyé au réservoir de stockage. Grâce à ces installations, une substance d'une pureté allant jusqu'à 99,95 % est produite. L’azote est ainsi produit à partir de l’air atmosphérique. La pureté limitée de l’azote produit ne permet pas à cette méthode d’être utilisée par les grands industriels ayant de gros besoins en azote de haute pureté.

Dans les entreprises où l'azote de haute pureté est demandé en grands volumes, une installation est utilisée pour séparer les mélanges gazeux à l'aide d'adsorbants. Structurellement, il se compose de deux colonnes. Chacun d'eux contient une substance qui absorbe sélectivement le mélange gazeux. L’exploitation des usines de production d’azote nécessite air atmosphérique, électricité.

Initialement, l’air entre dans le compresseur, où il est comprimé. Il est ensuite introduit dans un récepteur qui égalise sa pression. Puisque l’air ne doit pas contenir de vapeur d’eau, de poussière, de dioxyde de carbone, d’oxydes d’azote, d’acétylène et d’autres impuretés, il est filtré. L'étape principale de séparation par adsorption du mélange gazeux commence. Un flux d’air passe à travers une colonne de tamis moléculaires en carbone jusqu’à ce qu’ils soient capables d’absorber l’oxygène. Après cela, la surface de l'adsorbant doit être nettoyée, c'est-à-dire régénérée, en relâchant la pression ou en augmentant la température. Et l'air est dirigé vers la deuxième colonne. A ce moment, l'azote traverse l'unité et s'accumule dans le récepteur. La durée des cycles d'adsorption et de régénération n'est que de quelques minutes. La pureté de l'azote obtenu grâce à cette technologie est de 99,9995 %.

Avantages des installations d’adsorption :

• démarrage et arrêt rapides ;
• possibilité de contrôle à distance ;
• capacité de séparation élevée;
• Basse consommation énergétique;
• possibilité de réajustement rapide ;
• régulation de mode automatique ;
• faibles coûts d'entretien.

Applications de gaz

Aujourd'hui, ce produit est demandé dans de nombreuses industries : gazière, alimentaire, métallurgique. Cependant, la production d’azote à grande échelle concerne spécifiquement l’industrie pétrochimique. Le principal domaine d'application est la production du même acide et d'autres engrais pour Agriculture. En technologie, l'azote est utilisé pour refroidir divers équipements et unités. Il crée un environnement inerte lors du pompage de liquides inflammables.

En pharmacie, l’azote est utilisé pour transporter les matières premières chimiques, protéger les réservoirs et les emballages. médicaments. En électronique, il empêche l’oxydation lors du processus de fabrication des semi-conducteurs.

DANS Industrie alimentaire L'azote liquide est utilisé comme élément de refroidissement et de congélation. Sous forme gazeuse, il est utilisé pour créer un environnement inerte lors de la mise en bouteille de boissons et d’huiles non gazeuses, et produit également du propulseur pour canettes.

La plupart méthode efficace Extinction d'incendie – Extinction d'incendie à l'azote. Au fur et à mesure que la substance s'évapore, elle déplace rapidement l'oxygène nécessaire au maintien de la combustion et le feu s'éteint. Ensuite, l'azote s'évapore rapidement de la pièce, tout en économisant valeurs matérielles qui aurait pu être endommagé par de la mousse, de la poudre ou de l'eau.

En médecine, les cellules et les organes sont préservés par conservation cryogénique. De plus, l’azote liquide détruit les zones tissulaires touchées.

Précautions de stockage et de sécurité

L'azote liquide est transporté par route dans des récipients ou réservoirs cryogéniques spéciaux. La substance gazeuse est livrée aux consommateurs sous forme comprimée dans des cylindres noirs. L'azote est stocké dans des flacons Dewar à double paroi avec un vide entre elles. Afin de réduire le transfert de chaleur, les surfaces sont rendues miroir grâce à une couche d'argent. Les flacons Dewar peuvent être de différentes tailles. Les conteneurs contenant des dizaines de litres sont en métal. La substance peut être stockée dans un tel récipient pendant plusieurs semaines.

Un contact cutané à court terme avec de l'azote liquide ne présente pas de danger sérieux, car un coussin d'air à faible conductivité thermique se forme au point de contact. C'est cela qui protège les tissus des blessures. Un contact prolongé de l'azote avec la peau, les yeux ou les muqueuses provoque de graves dommages. En cas de contact avec la substance, la zone affectée doit être lavée immédiatement gros montant eau.

Lorsque l'azote s'évapore, il s'accumule au niveau du sol de la salle de travail en raison de la basse température et de la densité plus élevée que l'air. Créé inaperçu des humains haute concentration substances et la quantité d’oxygène diminue. Cela affecte le bien-être général : le rythme respiratoire est perturbé et le pouls s'accélère. Si l'issue de la situation est grave, la conscience est perturbée et la capacité de bouger est perdue. Le danger réside dans le fait que l'empoisonnement survient inaperçu de la personne et que la victime ne se rend pas compte de la gravité de la situation. Par conséquent, les pièces dans lesquelles de l'azote est produit ou utilisé doivent être équipées d'un système de ventilation fiable.

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AZOTE, N (lat. Nitrogenium * a. azote ; n. Stickstoff ; f. azote, nitrogène ; i. nitrogène), - un élément chimique du groupe V tableau périodique Mendeleev, numéro atomique 7, masse atomique 14,0067. Découvert en 1772 par l'explorateur anglais D. Rutherford.

Propriétés de l'azote

Dans des conditions normales, l'azote est un gaz incolore et inodore. L'azote naturel est constitué de deux isotopes stables : 14 N (99,635 %) et 15 N (0,365 %). La molécule d'azote est diatomique ; les atomes sont reliés par une triple liaison covalente NN. Le diamètre de la molécule d'azote, déterminé par diverses méthodes, est de 3,15 à 3,53 A. La molécule d'azote est très stable - l'énergie de dissociation est de 942,9 kJ/mol.

Azote moléculaire

Constantes moléculaires de l'azote : f fusion - 209,86°C, f ébullition - 195,8°C ; La densité de l'azote gazeux est de 1,25 kg/m3, celle de l'azote liquide de 808 kg/m3.

Caractéristiques de l'azote

À l'état solide, l'azote existe sous deux modifications : forme cubique a avec une densité de 1026,5 kg/m3 et forme hexagonale b avec une densité de 879,2 kg/m3. Chaleur de fusion 25,5 kJ/kg, chaleur d'évaporation 200 kJ/kg. Tension superficielle de l'azote liquide en contact avec l'air 8.5.10 -3 N/m ; constante diélectrique 1,000538. Solubilité de l'azote dans l'eau (cm 3 pour 100 ml de H 2 O) : 2,33 (0°C), 1,42 (25°C) et 1,32 (60°C). La couche électronique externe de l’atome d’azote est composée de 5 électrons. Les états d'oxydation de l'azote varient de 5 (en N 2 O 5) à -3 (en NH 3).

Composé azoté

Dans des conditions normales, l'azote peut réagir avec les composés de métaux de transition (Ti, V, Mo, etc.), formant des complexes ou étant réduit pour former de l'ammoniac et de l'hydrazine. L'azote interagit avec les métaux actifs, par exemple lorsqu'il est chauffé à des températures relativement basses. L'azote réagit avec la plupart des autres éléments à haute température et en présence de catalyseurs. Les composés azotés avec : N 2 O, NO, N 2 O 5 ont été bien étudiés. L'azote se combine avec le C uniquement à haute température et en présence de catalyseurs ; cela produit de l'ammoniac NH 3 . L'azote n'interagit pas directement avec les halogènes ; par conséquent, tous les halogénures d'azote ne sont obtenus qu'indirectement, par exemple le fluorure d'azote NF 3 - par interaction avec l'ammoniac. L'azote ne se combine pas non plus directement avec le soufre. Lorsque l'eau chaude réagit avec l'azote, du cyanogène (CN) 2 se forme. Lorsque l'azote ordinaire est exposé à des décharges électriques, ainsi que lorsque décharges électriques De l'azote actif peut se former dans l'air, qui est un mélange de molécules et d'atomes d'azote avec une réserve d'énergie accrue. L'azote actif interagit très énergiquement avec l'oxygène, l'hydrogène, la vapeur et certains métaux.

L'azote est l'un des éléments les plus courants sur Terre, et la majeure partie (environ 4,10 15 tonnes) est concentrée à l'état libre. Chaque année, l'activité volcanique libère 2,10 6 tonnes d'azote dans l'atmosphère. Une petite partie de l'azote est concentrée (teneur moyenne dans la lithosphère 1.9.10 -3%). Les composés azotés naturels sont le chlorure d'ammonium et divers nitrates (salpêtre). Les nitrures d'azote ne peuvent se former qu'à des températures et des pressions élevées, ce qui semble avoir été le cas dès les premiers stades du développement de la Terre. De grandes accumulations de salpêtre ne se trouvent que dans les climats désertiques secs (, etc.). De petites quantités d'azote fixe se trouvent dans (1-2,5 %) et (0,02-1,5 %), ainsi que dans les eaux des rivières, des mers et des océans. L'azote s'accumule dans les sols (0,1 %) et les organismes vivants (0,3 %). L'azote fait partie des molécules protéiques et de nombreux composés organiques naturels.

Cycle de l'azote dans la nature

Dans la nature, il existe un cycle de l'azote, qui comprend un cycle d'azote atmosphérique moléculaire dans la biosphère, un cycle dans l'atmosphère d'azote chimiquement lié, un cycle d'azote de surface enfoui avec de la matière organique dans la lithosphère avec son retour dans l'atmosphère. . L’azote destiné à l’industrie était auparavant entièrement extrait des gisements naturels de salpêtre, dont le nombre est très limité dans le monde. Des gisements particulièrement importants d'azote sous forme de nitrate de sodium se trouvent au Chili ; la production de salpêtre s'élevait certaines années à plus de 3 millions de tonnes.