Kde je dusík? Dusík je „neživotný“ plyn, mimoriadne dôležitý pre všetky živé veci.

Názov „azote“ je francúzskeho pôvodu a znamená „bez života“, čo je spôsobené neutrálnymi vlastnosťami plynu, ktorý je veľmi inertný a nepodporuje horenie. Práve tieto vlastnosti umožnili použitie technický dusík v mnohých oblastiach priemyslu.

Zo vzduchu sa získava hĺbkovým ochladzovaním a následnou separáciou plynov, na čo sa využívajú stacionárne alebo mobilné inštalácie na získanie potrebného objemu látky.

Je zaujímavé, že tento názov pre chemický prvok sa používa najmä vo Francúzsku a krajinách postsovietskeho priestoru. Zatiaľ čo v iných častiach sveta je známy ako „dusík“ (lat.nitrogenium), preto sa v periodickej tabuľke používa symbol N.

V iných krajinách sa dusík nazýva dusík.

Hlavné charakteristiky

Medzi hlavné charakteristiky technického dusíka patrí okrem inertnosti aj netoxicita, ako aj absencia chuti, vône a farby. V prírode sa najčastejšie vyskytuje v atmosfére, kde koncentrácia dosahuje 78 % objemu vzduchu. Okrem toho je jedným z hlavných prvkov, ktoré tvoria nukleové kyseliny a proteíny.

Po ochladení na teplotu varu (-196°C) sa tento plyn mení na bezfarebnú kvapalinu a pri -209,8°C vytvára pevnú látku podobnú snehu. Vo voľnom stave má tento prvok dvojatómovú štruktúru (N2), ktorá je veľmi pevná. Keďže zlúčeniny N s inými chemickými prvkami sa pri zahrievaní pomerne ľahko rozkladajú, molekuly plynu sa na Zemi väčšinou nachádzajú vo voľnej dvojatómovej forme.

Účel a rozsah

N2 sa používa na vytvorenie inertného prostredia pri vysokoteplotnom spracovaní, skladovaní a pohybe ľahko oxidovateľných materiálov, ako aj na konzerváciu kovových potrubí a nádob. Kvapalný roztok sa používa ako chladivo alebo prechádza cez špeciálne zariadenie (splyňovač) na tvorbu plynu.

Takto vyzerá tekutý technický dusík

Vzhľadom na to, že tento plyn nepodporuje horenie, zaisťuje bezpečnosť práce s materiálmi, ktoré sú ľahko horľavé, a často sa používa v hasiacich zariadeniach. Technický dusík navyše umožňuje realizáciu mnohých technologických operácií v rôznych oblastiach priemyslu, preto je žiadaný v:

  • hutníctvo;
  • chemický priemysel;
  • ropný a plynárenský priemysel;
  • liek;
  • výroba skla a elektroniky;
  • spracovanie odpadu;
  • balenie potravín a pod.

N2 sa niekedy používa na ochranné účely počas procesu zvárania, napríklad na zvýšenie odolnosti duplexných ocelí proti korózii. Jeho použitie ako ochranného média pri zváraní má však určité obmedzenia, keďže v zóne oblúka sa molekula rozpadá na jednotlivé atómy N, ktoré interagujú s mnohými kovmi. Preto sa na takéto účely častejšie používa zváracia zmes alebo inertnejší argón, o ktorých charakteristikách sa dočítate v článku: plynný argón - chemické vlastnosti a rozsah použitia. O ďalších technických plynoch sa dozviete v tejto sekcii.

Ako sa skladuje a prepravuje technický dusík?

Plynná látka sa skladuje a prepravuje v čiernych oceľových valcoch (GOST 949-73) so žltým nápisom. Skvapalnený plyn sa prepravuje v špeciálnych nádržiach alebo kryogénnych nádržiach.

Na obrázku sú znázornené fľaše na skladovanie a prepravu technického dusíka

Až donedávna sa používanie tekutého dusíka ako inertnej látky považovalo za absolútne bezpečné. Dnes je však známych niekoľko prípadov výbuchov nádrží a zariadení pracujúcich so skvapalneným N2, čo je spôsobené rýchlym odparovaním kvapalnej fázy a jej obohatením kyslíkom. Preto je pri prevádzke nádob s tekutým dusíkom potrebné riadiť sa rovnakými požiadavkami ako pri práci s nádržami s tekutým kyslíkom.

Pri preprave plynného zloženia je potrebné zabrániť nárazom a pádom nádob, ako aj ich prehriatiu. Keďže vnútorný tlak nádoby je 15-20 MPa, pri silnom náraze alebo zahriatí nad 60°C hrozí zníženie tlaku alebo výbuch.

Dusíková fľaša, ako každá nádoba pracujúca pod tlakom, musí byť pravidelne opätovne certifikovaná. V tomto prípade sú na kvalitu a čistotu nádrže vo všeobecnosti kladené vyššie požiadavky ako napríklad na nádoby určené na dopĺňanie CO2. Mimochodom, zaujímavé informácie O vlastnostiach a procese dopĺňania oxidu uhličitého sa dočítate v článku: oxid uhličitý: kam doplniť nie je zbytočná otázka.

Špecialista kontroluje fľašu na jej recertifikáciu

Stupeň nebezpečenstva pre ľudí

Hoci N2 je netoxický a nemá žiadne nepriaznivé účinky na životné prostredie, pre človeka môže mať jeho pôsobenie veľmi nepríjemné následky. Nahradením kyslíka v atmosfére a vytesnením kyslíka z tela tento plyn funguje ako dusivé činidlo. Keď koncentrácia kyslíka vo vzduchu klesne pod 19%, človek začne pociťovať nasledujúce príznaky:

  • zvýšené dýchanie a srdcová frekvencia;
  • závraty;
  • pocit ťažkosti a tepla v tele;
  • ťažkosti s rozprávaním;
  • znížený výkon;
  • možná strata vedomia.

Preto je pri práci v dusíkovom prostredí dôležité dodržiavať základné bezpečnostné opatrenia – často vetrať miestnosť a sledovať obsah O2.

V spoločnosti Promtekhgaz môžete doplniť fľaše s dusíkom vysokokvalitným plynom, ako aj využiť výhody kvalifikovaného a pohodlného servisu vrátane doručenia znovu naplnených nádob na miesto.

dusík - chemický prvok ktorý je každému známy. Označuje sa písmenom N. Dá sa povedať, že základ anorganická chémia, a preto ju začínajú študovať v ôsmom ročníku. V tomto článku sa bližšie pozrieme na dusík, ako aj na jeho charakteristiky a vlastnosti.

História objavovania prvkov

Zlúčeniny ako amoniak, dusičnany a kyselina dusičná boli známe a používané v praxi dlho predtým, než sa získal čistý dusík vo voľnom stave.


V experimente uskutočnenom v roku 1772 spálil Daniel Rutherford fosfor a ďalšie látky v sklenenom zvone. Zistil, že plyn zostávajúci po spaľovaní zlúčenín nepodporuje spaľovanie a dýchanie a nazval ho „dusivý vzduch“.

V roku 1787 Antoine Lavoisier zistil, že plyny, ktoré tvoria obyčajný vzduch, sú jednoduché chemické prvky a navrhol názov „dusík“. O niečo neskôr (v roku 1784) fyzik Henry Cavendish dokázal, že táto látka je súčasťou dusičnanov (skupina dusičnanov). Odtiaľ pochádza latinský názov pre dusík (z neskorolaténskeho nitrum a gréckeho gennao), ktorý navrhol J. A. Chaptal v roku 1790.

Začiatkom 19. storočia vedci objasnili chemickú inertnosť prvku vo voľnom stave a jeho výnimočnú úlohu v zlúčeninách s inými látkami. Od tohto momentu sa „viazanie“ vzdušného dusíka stalo najdôležitejším technickým problémom v chémii.

Fyzikálne vlastnosti


Dusík je o niečo ľahší ako vzduch. Jeho hustota je 1,2506 kg/m³ (0 °C, 760 mm Hg), bod topenia -209,86 °C, bod varu -195,8 °C. Dusík sa ťažko skvapalňuje. Jeho kritická teplota je relatívne nízka (-147,1 °C), zatiaľ čo kritický tlak je pomerne vysoký - 3,39 Mn/m². Hustota v kvapalnom stave - 808 kg/m³. Tento prvok je menej rozpustný vo vode ako kyslík: 23,3 g N sa môže rozpustiť v 1 m³ (pri 0 °C) H2O. Toto číslo je vyššie pri práci s niektorými uhľovodíkmi.

Pri zahrievaní na nízke teploty tento prvok interaguje iba s aktívnymi kovmi. Napríklad s lítiom, vápnikom, horčíkom. Dusík reaguje s väčšinou ostatných látok v prítomnosti katalyzátorov a/alebo pri vysokých teplotách.

Zlúčeniny N s O2 (kyslíkom) N205, NO, N203, N2O, NO2 boli dobre študované. Z nich pri interakcii prvkov (t - 4000 ° C) vzniká oxid NO. Ďalej sa počas procesu chladenia oxiduje na N02. Oxidy dusíka vznikajú vo vzduchu pri prechode atmosférických výbojov. Možno ich získať pôsobením ionizujúceho žiarenia na zmes N a O₂.


Keď sa N203 a N205 rozpustí vo vode, získajú sa kyseliny HN02 a HNO2, ktoré tvoria soli - dusičnany a dusitany. Dusík sa spája s vodíkom výlučne v prítomnosti katalyzátorov a pri vysokých teplotách a vytvára NH3 (amoniak). Okrem toho sú známe ďalšie (sú pomerne početné) zlúčeniny N s H2, napríklad diimid HN = NH, hydrazín H2N-NH2, oktazón N₈H14, kyselina HN3 a iné.

Stojí za zmienku, že väčšina zlúčenín vodíka a dusíka je izolovaná výlučne vo forme organických derivátov. Tento prvok nereaguje (priamo) s halogénmi, takže všetky jeho halogenidy sa získavajú len nepriamo. Napríklad NF3 sa tvorí, keď amoniak reaguje s fluórom.

Väčšina halogenidov dusíka sú slabo stabilné zlúčeniny; oxyhalogenidy sú stabilnejšie: NOBr, NO₂F, NOF, NOCl, NO₂Cl. K priamej kombinácii N so sírou tiež nedochádza, N4S4 sa získava pri reakcii amoniak + kvapalná síra. Keď horúci koks reaguje s dusíkom, vzniká kyanogén (CN)₂. Zahriatím acetylénu C2H2 s dusíkom na 1500 °C možno získať kyanovodík HCN. Keď N interaguje s kovmi pri relatívnej vysoké teploty Vznikajú nitridy (napríklad Mg3N2).

Keď je obyčajný dusík vystavený elektrickým výbojom [pri tlaku 130 – 270 n/m² (zodpovedá 1 – 2 mm Hg)] a pri rozklade Mg₃N₂, BN, TiNx a Ca₃N₂, ako aj pri elektrických výbojoch v vzduch, môže sa tvoriť aktívny dusík so zvýšenými energetickými zásobami. Na rozdiel od molekulárnej veľmi energicky interaguje s vodíkom, sírovými parami, kyslíkom, niektorými kovmi a fosforom.

Dusík je súčasťou mnohých dôležitých organických zlúčenín, vrátane aminokyselín, amínov, nitrozlúčenín a ďalších.

Získanie dusíka

V laboratóriu možno tento prvok ľahko získať zahrievaním koncentrovaného roztoku dusitanu amónneho (vzorec: NH4NO₂ = N₂ + 2H2O). Technická metóda získavanie N je založené na separácii vopred skvapalneného vzduchu, ktorý sa následne podrobí destilácii.

Oblasť použitia

Hlavná časť získaného voľného dusíka sa využíva pri priemyselnej výrobe amoniaku, ktorý sa potom v dosť veľkých množstvách spracováva na hnojivá, výbušniny atď.

Okrem priamej syntézy NH₃ z prvkov sa používa kyánamidová metóda vyvinutá začiatkom minulého storočia. Vychádza zo skutočnosti, že pri t = 1000 °C karbid vápnika (vzniknutý zahrievaním zmesi uhlia a vápna v elektrickej peci) reaguje s voľným dusíkom (vzorec: CaC₂ + N₂ = CaCN₂ + C). Výsledný kyanamid vápenatý sa vplyvom zahriatej vodnej pary rozkladá na CaCO3 a 2NH3.

Vo voľnej forme sa tento prvok používa v mnohých priemyselných odvetviach: ako inertné médium v ​​rôznych metalurgických a chemických procesoch, pri čerpaní horľavých kvapalín, na vypĺňanie priestoru v ortuťových teplomeroch atď. V kvapalnom stave sa používa v rôznych chladiacich jednotkách . Prepravuje a skladuje sa v oceľových Dewarových nádobách a stlačený plyn sa skladuje vo fľašiach.

Mnohé zlúčeniny dusíka sú tiež široko používané. Ich výroba sa začala intenzívne rozvíjať po prvej svetovej vojne a tento moment dosiahol skutočne obrovské rozmery.


Táto látka je jedným z hlavných biogénnych prvkov a je súčasťou podstatné prvkyživé bunky – nukleové kyseliny a bielkoviny. Množstvo dusíka v živých organizmoch je však malé (približne 1–3 % sušiny). Molekulárny materiál prítomný v atmosfére asimilujú iba modrozelené riasy a niektoré mikroorganizmy.

Pomerne veľké zásoby tejto látky sú sústredené v pôde vo forme rôznych minerálnych (dusičnany, amónne soli) a organických zlúčenín (zložených z nukleových kyselín, bielkovín a produktov ich rozpadu, vrátane ešte nie úplne rozložených zvyškov flóry a fauny).

Rastliny dokonale absorbujú dusík z pôdy vo forme organických a anorganických zlúčenín. IN prírodné podmienky veľký význam majú špeciálne pôdne mikroorganizmy (amonifikátory), ktoré sú schopné mineralizovať pôdny organický N na amónne soli.

Dusičnanový dusík v pôde vzniká počas života nitrifikačných baktérií, objavených S. Winogradským v roku 1890. Oxidujú amónne soli a amoniak na dusičnany. Časť látky asimilovanej flórou a faunou sa stráca pôsobením denitrifikačných baktérií.

Mikroorganizmy a rastliny dokonale absorbujú dusičnan aj amónny N. Aktívne premieňajú anorganický materiál na rôzne organické zlúčeniny - aminokyseliny a amidy (glutamín a asparagín). Posledne menované sú súčasťou mnohých proteínov mikroorganizmov, rastlín a zvierat. Syntézu asparagínu a glutamínu amidáciou (enzymatickou) kyseliny asparágovej a glutámovej vykonávajú mnohí predstavitelia flóry a fauny.

K produkcii aminokyselín dochádza prostredníctvom redukčnej aminácie množstva ketokyselín a aldehydových kyselín, ktoré sú výsledkom enzymatickej transaminácie, ako aj oxidácie rôznych uhľohydrátov. Finálne produkty pre absorpciu amoniaku (NH3) rastlinami a mikroorganizmami sú bielkoviny, ktoré sú súčasťou bunkového jadra, protoplazmy a sú uložené aj vo forme takzvaných zásobných proteínov.

Ľudia a väčšina zvierat dokáže syntetizovať aminokyseliny len v dosť obmedzenom rozsahu. Nie sú schopné produkovať osem esenciálnych zlúčenín (lyzín, valín, fenylalanín, tryptofán, izoleucín, leucín, metionín, treonín), a preto sú ich hlavným zdrojom dusíka bielkoviny konzumované potravou, teda v konečnom dôsledku vlastné bielkoviny mikroorganizmov. a rastliny.

Dusík je plyn, jednoduchá chemická látka, nekov, prvok periodickej tabuľky. Latinský názov Nitrogenium sa prekladá ako „zrodenie liadku“.

Názov „dusík“ a jeho spoluhlásky sa používajú v mnohých krajinách: Francúzsko, Taliansko, Rusko, Turecko, niektoré východoslovanské krajiny a krajiny bývalého ZSSR. Podľa hlavnej verzie názov „dusík“ pochádza z gréckeho slova azoos - „bez života“, pretože nie je vhodný na dýchanie.

Dusík sa nachádza najmä ako plyn – vo vzduchu je ho asi 78 % (objemovo). Ložiská minerálov, ktoré obsahuje - napríklad čílsky ľadok (dusičnan sodný), indický ľadok (dusičnan draselný) z väčšej časti sú už vyčerpané, takže v priemyselnom meradle sa činidlo extrahuje chemickou syntézou priamo z atmosféry.

Vlastnosti

Za normálnych podmienok je N2 plyn bez chuti, farby a zápachu. Nehorí, je odolný voči ohňu a výbuchu, zle rozpustný vo vode a alkohole a netoxický. Zle vedie teplo a elektrinu. Pri teplotách pod -196 °C sa najskôr stáva kvapalným a potom pevným. Kvapalný dusík je priehľadná, pohyblivá kvapalina.

Molekula dusíka je veľmi stabilná, takže chemické činidlo je v podstate inertné, za normálnych podmienok reaguje len s lítiom, céziom a komplexmi prechodných kovov. Na uskutočnenie reakcií s inými látkami sú potrebné špeciálne podmienky: veľmi vysoká teplota a tlak a niekedy aj katalyzátor. Nereaguje s halogénmi, sírou, uhlíkom, kremíkom, fosforom.

Živel je mimoriadne dôležitý pre život všetkého živého. Je neoddeliteľnou súčasťou bielkovín, nukleových kyselín, hemoglobínu, chlorofylu a mnohých ďalších biologicky dôležitých zlúčenín. Hrá významnú úlohu v metabolizme živých buniek a organizmov.

Dusík sa vyrába vo forme plynu stlačeného pri 150 atmosférách, dodáva sa v čiernych fľašiach s veľkými a jasnými nápismi žltá farba. Kvapalné činidlo sa uchováva v Dewarových bankách (termoska s dvojitými stenami, s postriebrením na vnútornej strane a vákuom medzi stenami).

Nebezpečenstvo dusíka

IN normálnych podmienkach dusík nie je škodlivý pre ľudí a zvieratá, ale kedy vysoký krvný tlak spôsobuje omamnú intoxikáciu a pri nedostatku kyslíka spôsobuje dusenie. Veľmi nebezpečná dekompresná choroba je spojená s dusíkom a jeho účinkom na ľudskú krv pri prudkom poklese tlaku.

Pravdepodobne to každý videl aspoň raz vo filmoch alebo televíznych seriáloch, ako tekutý dusík okamžite zmrazí ľudí alebo zámky na mrežiach, trezoroch atď., po ktorých sa stanú krehkými a ľahko sa rozbijú. V skutočnosti tekutý dusík mrzne pomerne pomaly kvôli svojej nízkej tepelnej kapacite. Preto ho nemožno použiť na zmrazovanie osôb na následné rozmrazovanie – nie je možné zmraziť celé telo a orgány rovnomerne a súčasne.

Dusík patrí medzi pniktogény - chemické prvky rovnakej podskupiny periodickej tabuľky ako on sám. Medzi pniktogény patrí okrem dusíka aj fosfor, arzén, antimón, bizmut a umelo získané muscovium.

Kvapalný dusík je ideálnym materiálom na hasenie požiarov, najmä tých, ktoré sa týkajú cenných predmetov. Po uhasení dusíkom nezostane žiadna voda, žiadna pena, žiadny prášok a plyn jednoducho zmizne.

Aplikácia

Tri štvrtiny všetkého dusíka vyprodukovaného na svete ide na výrobu amoniaku, z ktorého sa zasa kyselina dusičná vo veľkom využíva v rôznych priemyselných odvetviach.
- V poľnohospodárstve sa zlúčeniny dusíka používajú ako hnojivá a samotný dusík slúži na lepšie uchovanie zeleniny v skladoch zeleniny.
- Na výrobu výbušnín, rozbušiek, paliva pre kozmické lode (hydrazín).
- Na výrobu farbív a liekov.
- Pri prečerpávaní horľavých látok potrubím, v baniach, v elektronických zariadeniach.
- Na hasenie koksu v metalurgii, na vytvorenie neutrálnej atmosféry v priemyselných procesoch.
- Na čistenie potrubí a nádrží; pretrhávanie vrstiev pri ťažbe; čerpanie paliva v raketách.
- Na vstrekovanie do pneumatík lietadiel, niekedy do pneumatík automobilov.
- Na výrobu špeciálnej keramiky - nitridu kremíka, ktorý má zvýšenú mechanickú, tepelnú, chemickú odolnosť a mnoho ďalších užitočných vlastností.
- Potravinová prísada E941 sa používa na vytvorenie konzervačného prostredia v obaloch, ktoré zabraňuje oxidácii a rozvoju mikroorganizmov. Kvapalný dusík sa používa na plnenie nápojov a olejov.

Kvapalný dusík sa používa ako:

Chladivo v kryostatoch, vákuových jednotkách atď.
- V kryogénnej terapii v kozmeteológii a medicíne na vykonávanie určitých typov diagnostiky, na uchovávanie vzoriek biomateriálov, spermií, vajíčok.
- Pri kryogénnom rezaní.
- Na hasenie požiarov. Keď sa činidlo odparí, vytvorí sa hmotnosť plynu 700-krát väčšia ako objem kvapaliny. Tento plyn vytlačí kyslík z plameňa a ten zhasne.

Technický dusík v kvapalnom a plynnom skupenstve sa získava z atmosférického vzduchu. Látka je pomerne bežný chemický prvok. Atmosféru Zeme tvorí zo 75 % dusík, no v čistej forme je nevhodný na dýchanie. Napriek tomu v ľudskom tele prebiehajú stovky procesov, ktorých rýchlosť a kvalitu táto látka ovplyvňuje. Napríklad dusík je súčasťou hemoglobínu, aminokyselín a bielkovín. Okrem toho sa nachádza v bunkách rastlín a živočíchov.

Molekula plynu obsahuje dva veľmi tesne spojené atómy. Aby sa dusík stal súčasťou chemickej zlúčeniny, musí sa táto väzba prerušiť alebo oslabiť, a to je dosť ťažké. Reverzný proces uvoľňovania dusíka z rôznych zlúčenín prebieha oveľa jednoduchšie. Reakcia spaľovania prebieha vždy s tvorbou voľného plynu.

Bohatým zdrojom dusíka je čílsky ľadok (dusitan sodný). IN začiatkom XIX Storočia sa z neho získavali hnojivá a pušný prach. Postupom času sa zásoby nerastných surovín znížili a potreba dusičnanov sa len zvýšila. Na začiatku 20. storočia sa dusík získaval z atmosférického vzduchu a spájal sa do amoniaku. Na to bolo potrebné použiť vysokú teplotu, tlak a zaviesť do reakcie katalyzátory. Odvtedy dostala otázka získavania dusíka nové riešenie, keďže atmosféra je jeho nevyčerpateľným zdrojom.

Vďaka svojim inertným a iným vlastnostiam našiel tento plyn uplatnenie v:

  • rozvoj uhoľných slojov;
  • vŕtanie studní;
  • balenie výrobkov;
  • hasenie požiaru;
  • vysokoteplotné spracovanie kovov a pod.

Fyzikálne vlastnosti látky

Za normálnych podmienok (s atmosferický tlak 760 mmHg čl. a teplote 0°C) látka je plyn bez zápachu a farby, ktorý je slabo rozpustný vo vode. Nereaguje s inými prvkami okrem lítia. Pri zahrievaní dusík získava schopnosť disociovať sa na atómy a vytvára rôzne chemické zlúčeniny. Jeho reakcia s vodíkom je najžiadanejšia, výsledkom čoho je amoniak, ktorý sa používa na výrobu hnojív, chladív, syntetických vlákien atď. Plynný dusík je ohňovzdorný a odolný proti výbuchu a tiež zabraňuje hnilobe a oxidácii. Látka je netoxická, a preto nemá nebezpečný vplyv na životné prostredie. Ale pri dlhšom vdýchnutí spôsobuje nedostatok kyslíka a dusenie.

Po ochladení na -195,8 °C sa dusík zmení na kvapalinu pripomínajúcu vzhľad obyčajná voda. Teplota varu tejto látky je o niečo nižšia ako teplota varu kyslíka. Preto pri zahrievaní kvapalného vzduchu sa najskôr začne odparovať dusík. Táto vlastnosť je základom moderného princípu výroby chemického produktu. Opakovaným opakovaním skvapalňovania a varu je možné získať dusík a kyslík v požadovanej koncentrácii. Tento proces sa nazýva náprava.

Ak sa kvapalný dusík, ktorého objem je 1 liter, zahreje na +20°C, odparí sa a vytvorí 700 litrov plynu. Preto sa látka skladuje v špeciálnych otvorených nádobách s vákuovou izoláciou alebo v kryogénnych nádobách pod tlakom.

Následné ochladenie dusíka na -209,86°C ho premení na pevný stav agregácie. Výsledkom sú veľké snehovo biele kryštály. Pri následnom kontakte so vzduchom hmota podobná snehu absorbuje kyslík a topí sa.

Priemyselná produkcia

V súčasnosti sa na získanie inertného dusíka, založené na separácii atmosférického vzduchu, používajú najmä tri technológie:

  • kryogénne;
  • membrána;
  • adsorpcia.

Separačné kryogénne zariadenia fungujú na princípe skvapalňovania vzduchu. Najprv je stlačený kompresorom, potom prechádza cez výmenníky tepla a expanduje v expandéri. V dôsledku toho sa ochladený vzduch stáva tekutým. V dôsledku rôznych teplôt varu kyslíka a dusíka dochádza k ich oddeleniu. Proces sa mnohokrát opakuje na špeciálnych destilačných platniach. Končí sa to výrobou čistého kyslíka, argónu a dusíka. Táto metóda je najúčinnejšia pre veľké podniky kvôli významným rozmerom systému a zložitosti jeho spustenia a údržby. Výhodou metódy je, že je možné získať dusík najvyššej čistoty, kvapalný aj plynný, v akomkoľvek množstve. V tomto prípade je spotreba energie na výrobu 1 litra látky 0,4-1,6 kW/h (v závislosti od technologickej schémy inštalácie).

Technológia membránovej separácie plynov sa začala používať v 70. rokoch minulého storočia. Vysoká nákladová efektívnosť a účinnosť tejto metódy slúžila ako dôstojná alternatíva ku kryogénnym a adsorpčným metódam výroby čistého dusíka. Dnes inštalácie využívajú najnovšiu generáciu vysokovýkonných membrán. Teraz to nie je fólia, ale tisíce dutých vlákien, na ktoré je nanesená selektívna vrstva. V inštalácii nie sú žiadne pohyblivé komponenty, preto sa výrazne predlžuje doba jej prevádzky bez porúch. Do systému sa privádza filtrovaný vzduch. Kyslík cez ňu prechádza bez prekážok a dusík sa pod tlakom odstraňuje cez opačnú stranu membrány a posiela sa do skladovacej nádrže. Pomocou týchto zariadení sa vyrába látka s čistotou až 99,95 %. Týmto spôsobom sa dusík vyrába z atmosférického vzduchu. Obmedzená čistota vyrobeného dusíka neumožňuje, aby túto metódu používali veľkí výrobcovia s veľkou potrebou vysoko čistého dusíka.

V tých podnikoch, kde je vysoko čistý dusík žiadaný vo veľkých objemoch, sa používa zariadenie na separáciu zmesí plynov pomocou adsorbentov. Štrukturálne pozostáva z dvoch stĺpcov. Každý z nich obsahuje látku, ktorá selektívne absorbuje zmes plynov. Prevádzka zariadení na výrobu dusíka vyžaduje atmosférický vzduch, elektrina.

Spočiatku vzduch vstupuje do kompresora, kde je stlačený. Potom sa privádza do prijímača, ktorý vyrovnáva jeho tlak. Keďže vzduch by nemal obsahovať vodnú paru, prach, oxid uhličitý, oxidy dusíka, acetylén a iné nečistoty, je filtrovaný. Začína sa hlavná fáza adsorpčnej separácie plynnej zmesi. Prúd vzduchu prechádza cez jeden stĺpec uhlíkových molekulových sít, kým nie sú schopné absorbovať kyslík. Potom sa musí povrch adsorbenta vyčistiť, to znamená zregenerovať uvoľnením tlaku alebo zvýšením teploty. A vzduch smeruje do druhého stĺpca. V tomto čase dusík prechádza cez jednotku a hromadí sa v prijímači. Trvanie adsorpčných a regeneračných cyklov je len niekoľko minút. Čistota dusíka získaného touto technológiou je 99,9995 %.

Výhody adsorpčných zariadení:

  • rýchly štart a zastavenie;
  • možnosť diaľkového ovládania;
  • vysoká separačná schopnosť;
  • nízka spotreba energie;
  • možnosť rýchleho opätovného nastavenia;
  • automatická regulácia režimu;
  • nízke náklady na údržbu.

Plynové aplikácie

Dnes je tento produkt žiadaný v mnohých priemyselných odvetviach: plynárenský, potravinársky, hutnícky. Veľkovýroba dusíka je však relevantná najmä pre petrochemický priemysel. Hlavnou oblasťou použitia je výroba rovnakej kyseliny a iných hnojív poľnohospodárstvo. V technológii sa dusík používa na chladenie rôznych zariadení a jednotiek. Vytvára inertné prostredie pri čerpaní horľavých kvapalín.

Vo farmácii sa dusík používa na prepravu chemických surovín, ochranu nádrží a obalov lieky. V elektronike zabraňuje oxidácii počas procesu výroby polovodičov.

IN Potravinársky priemysel Kvapalný dusík sa používa ako chladiaci a mraziaci prvok. V plynnej forme sa používa na vytvorenie inertného prostredia pri plnení nesýtených nápojov a olejov do fliaš a tiež vyrába pohonnú látku pre plechovky.

Väčšina efektívna metóda hasenie – hasenie dusíkom. Keď sa látka odparí, rýchlo vytlačí kyslík, ktorý je potrebný na udržanie horenia, a oheň zhasne. Potom sa dusík rýchlo odparí z miestnosti, pričom sa šetrí materiálne hodnoty ktoré mohli byť poškodené penou, práškom alebo vodou.

V medicíne sa bunky a orgány uchovávajú pomocou kryogénnej konzervácie. Okrem toho tekutý dusík ničí postihnuté oblasti tkaniva.

Skladovanie a bezpečnostné opatrenia

Kvapalný dusík sa prepravuje po ceste v špeciálnych kryogénnych nádobách alebo nádržiach. Plynná látka sa dodáva spotrebiteľom v stlačenej forme v čiernych valcoch. Dusík je uložený v Dewarových bankách, ktoré majú dvojité steny a medzi nimi vákuum. Aby sa znížil prenos tepla, povrchy sú vyrobené zrkadlovo vďaka vrstve striebra. Dewarove banky môžu mať rôzne veľkosti. Nádoby s objemom desiatky litrov sú vyrobené z kovu. Látka sa môže v takejto nádobe skladovať niekoľko týždňov.

Krátkodobý kontakt pokožky s tekutým dusíkom nepredstavuje vážne nebezpečenstvo, pretože v mieste kontaktu sa vytvorí vzduchový vankúš s nízkou tepelnou vodivosťou. Práve to chráni tkanivá pred poranením. Dlhodobý kontakt dusíka s pokožkou, očami alebo sliznicami spôsobuje vážne poškodenie. Ak sa látka dostane do kontaktu, postihnuté miesto sa musí ihneď umyť veľké množstvo voda.

Pri odparovaní dusíka sa hromadí na úrovni podlahy pracovnej miestnosti v dôsledku nízkej teploty a vyššej hustoty ako vzduch. Vytvorené bez povšimnutia ľuďmi vysoká koncentrácia látok a množstvo kyslíka klesá. To ovplyvňuje celkovú pohodu: rytmus dýchania je narušený a pulz sa zrýchľuje. Ak je výsledok situácie vážny, vedomie je narušené a schopnosť pohybu je stratená. Nebezpečenstvo spočíva v tom, že k otrave dôjde človekom nepozorovane a postihnutý si neuvedomuje vážnosť situácie. Preto musia byť miestnosti, v ktorých sa vyrába alebo používa dusík, vybavené spoľahlivým ventilačným systémom.

Moderné zariadenia na separáciu vzduchu

Spoločnosť Modern Gas Technologies navrhuje odmietnuť nákup tejto látky organizovaním jej nezávislej výroby. V tomto prípade sú náklady na výsledný dusík 10-20 krát nižšie ako zakúpený dusík. Ak váš podnik vyžaduje vlastný zdroj dusíka, naši špecialisti vás s ním zoznámia technické vlastnosti existujúce inštalácie. Pomôžeme vám s optimálnym výberom jednotiek, zorganizujeme ich dodávku, inštaláciu, uvedenie do prevádzky a uvedenie do prevádzky.

Vyrobte si dusík sami - odošlite požiadavku na vybavenie zo stránok našej webovej stránky!

DUSÍK, N (lat. Nitrogenium * a. dusík; n. Stickstoff; f. azote, dusík; i. dusíko), - chemický prvok skupiny V. periodická tabuľka Mendelejev, atómové číslo 7, atómová hmotnosť 14,0067. Objavený v roku 1772 anglickým prieskumníkom D. Rutherfordom.

Vlastnosti dusíka

Za normálnych podmienok je dusík bezfarebný plyn bez zápachu. Prírodný dusík pozostáva z dvoch stabilných izotopov: 14 N (99,635 %) a 15 N (0,365 %). Molekula dusíka je dvojatómová; atómy sú spojené kovalentnou trojitou väzbou NN. Priemer molekuly dusíka stanovený rôznymi metódami je 3,15-3,53 A. Molekula dusíka je veľmi stabilná - disociačná energia je 942,9 kJ/mol.

Molekulárny dusík

Konštanty molekulového dusíka: f topenie - 209,86 °C, f var - 195,8 °C; Hustota plynného dusíka je 1,25 kg/m3, kvapalného dusíka - 808 kg/m3.

Charakteristika dusíka

V pevnom stave existuje dusík v dvoch modifikáciách: kubická a-forma s hustotou 1026,5 kg/m3 a hexagonálna b-forma s hustotou 879,2 kg/m3. Teplo topenia 25,5 kJ/kg, teplo vyparovania 200 kJ/kg. Povrchové napätie kvapalného dusíka v kontakte so vzduchom 8.5.10 -3 N/m; dielektrická konštanta 1,000538. Rozpustnosť dusíka vo vode (cm3 na 100 ml H20): 2,33 (0 °C), 1,42 (25 °C) a 1,32 (60 °C). Vonkajší elektrónový obal atómu dusíka pozostáva z 5 elektrónov. Oxidačné stavy dusíka sa pohybujú od 5 (v N205) do -3 (v NH3).

Zlúčenina dusíka

Za normálnych podmienok môže dusík reagovať so zlúčeninami prechodných kovov (Ti, V, Mo, atď.), vytvárať komplexy alebo sa redukovať za vzniku amoniaku a hydrazínu. Dusík interaguje s aktívnymi kovmi, napríklad pri zahrievaní na relatívne nízke teploty. Dusík reaguje s väčšinou ostatných prvkov pri vysokých teplotách a v prítomnosti katalyzátorov. Zlúčeniny dusíka s: N 2 O, NO, N 2 O 5 boli dobre študované. Dusík sa spája s C len pri vysokých teplotách a v prítomnosti katalyzátorov; tým vzniká amoniak NH3. Dusík priamo neinteraguje s halogénmi; preto sa všetky halogenidy dusíka získavajú len nepriamo, napríklad fluorid dusnatý NF 3 - interakciou s amoniakom. Dusík sa tiež priamo nezlučuje so sírou. Keď horúca voda reaguje s dusíkom, vzniká kyanogén (CN) 2. Keď je bežný dusík vystavený elektrickým výbojom, ako aj kedy elektrické výboje vo vzduchu môže vzniknúť aktívny dusík, ktorý je zmesou molekúl dusíka a atómov so zvýšenou energetickou rezervou. Aktívny dusík veľmi energicky interaguje s kyslíkom, vodíkom, parami a niektorými kovmi.

Dusík je jedným z najbežnejších prvkov na Zemi a jeho väčšina (asi 4,10 15 ton) je sústredená vo voľnom stave v. Sopečná činnosť každoročne uvoľní do atmosféry 2,10 6 ton dusíka. Malá časť dusíka sa koncentruje v (priemerný obsah v litosfére 1,9.10 -3 %). Prírodné zlúčeniny dusíka sú chlorid amónny a rôzne dusičnany (ľadok). Nitridy dusíka sa môžu vytvárať len pri vysokých teplotách a tlakoch, čo sa javí ako prípad v najskorších štádiách vývoja Zeme. Veľké akumulácie ledku sa vyskytujú iba v suchom púštnom podnebí ( atď.). Malé množstvá fixovaného dusíka sa nachádzajú v (1-2,5%) a (0,02-1,5%), ako aj vo vodách riek, morí a oceánov. Dusík sa hromadí v pôde (0,1 %) a živých organizmoch (0,3 %). Dusík je súčasťou proteínových molekúl a mnohých prírodných organických zlúčenín.

Cyklus dusíka v prírode

V prírode existuje cyklus dusíka, ktorý zahŕňa cyklus molekulárneho atmosférického dusíka v biosfére, cyklus chemicky viazaného dusíka v atmosfére, cyklus povrchového dusíka pochovaného organickou hmotou v litosfére s jeho návratom späť do atmosféry. . Dusík pre priemysel sa predtým získaval výlučne z prírodných ložísk ledku, ktorých počet je vo svete veľmi obmedzený. Obzvlášť veľké ložiská dusíka vo forme dusičnanu sodného sa nachádzajú v Čile; produkcia ledku v niektorých rokoch predstavovala viac ako 3 milióny ton.