Как сделать жидкий азот дома

Получение азота. Генератор азота, азотная установка адсорбционного типа

Технический азот в жидком и газообразном состоянии получают из атмосферного воздуха. Вещество является достаточно распространенным химическим элементом. Атмосфера Земли на 75% состоит из азота, однако в чистом виде для дыхания он непригоден. Тем не менее в организме человека протекают сотни процессов, на скорость и качество которых влияет это вещество. Например, азот входит в состав гемоглобина, аминокислот и белков. К тому же он содержится в клетках растений и животных.

В молекуле газа находятся два атома, соединенных очень прочно. Чтобы азот вошел в состав химического соединения, эту связь необходимо разорвать либо ослабить, а это достаточно трудно. Значительно проще происходит обратный процесс выхода азота из различных соединений. Реакция горения всегда протекает с образованием свободного газа.

Благодаря инертным и другим свойствам этот газ нашел применение в:

Физические характеристики вещества

В нормальных условиях (при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0°С) вещество представляет собой газ без запаха и цвета, который плохо растворяется в воде. Он не вступает в реакции с другими элементами за исключением лития. При нагревании азот приобретает способность к диссоциации на атомы и создает различные химические соединения. Наиболее востребована его реакция с водородом, в результате которой получается аммиак, используемый для изготовления удобрений, хладагента, синтетических волокон и пр. Газообразный азот пожаро- и взрывобезопасен, к тому же он препятствует гниению и окислению. Вещество нетоксично, поэтому не оказывает опасного влияния на окружающую среду. Но при длительном вдыхании вызывает кислородную недостаточность и удушье.

Если азот в жидком состоянии, объем которого составляет 1 литр, нагревать до +20°С, он будет испаряться и образует 700 литров газа. Поэтому вещество хранят в специальных емкостях открытого типа с вакуумной изоляцией либо в криогенных сосудах под давлением.

Влияние на человека азота и его соединений

Аммиак – NH3

Газообразное вещество, которое является важным источником азота для человека. Образуется в организме естественным путем после метаболизма аминокислот, а затем нейтрализуется ферментом до мочевины. В высоких концентрациях аммиак токсичен, а способность нейтрализовать соединение ухудшается у людей с заболеваниями печени.

При отравлении аммиаком, который поступил через дыхательную систему, возможны достаточно сильные фармакологические эффекты. Длительная передозировка вызывает токсический отек легких и серьезное поражение нервной системы, у человека возникает удушье. Проявляет свое действие не только местно, но и попадает в системный кровоток.

В медицине раствор аммиака 10% концентрации применяется в составе нашатырного спирта для стимулирования дыхательного и сосудодвигательного центра.

При прямом контакте с парами или жидкой формой аммиака вероятно сильное раздражение слизистой глаз и кожных покровов. Продолжительное действие аммиака приведет к химическому ожогу конъюнктивы, ухудшению или потере зрения, зуду кожи и приступам кашля. Первой помощью будет обильное промывание глаз и кожи водой.

Закись азота способна производить опьяняющий эффект. В больших концентрациях оказывает нейротоксическое действие. Это влияние закиси азота на организм нашло свое применение в медицине в качестве ингаляционного наркоза. Для наркоза используется смесь с кислородом правильной концентрации, которая безопасна для здоровья. Благодаря высокой степени очистки от примесей не возникает раздражение дыхательных путей, а также превращение гемоглобина в метгемоглобин. Действие смеси краткосрочно, а период полувыведения составляет 5 минут.

Проблемой такого наркоза остается аноксия — состояние кислородной недостаточности, которое может привести к смерти. Было обнаружено, что закись азота токсически действует на клетки крови, часто становится причиной анемии и поражения спинного мозга. Для наркоза соединение используется и сейчас, однако уже не так широко по причине вероятных последствий для здоровья: увеличение риска развития пневмонии, заражения инфекциями, поражения головного мозга.

Популярность получают нелегальные смеси на основе закиси азота, которые рекламируются как веселящий и повышающий настроение продукт. Вещество действительно вызывает эйфорию, которая может развиться до истерических припадков хохота, потери ориентации. Газ открыто продается в ночных клубах, интернете.

Его регулярное употребление может привести к серьезным проблемам со здоровьем, в частности, поражению нервной и дыхательной систем, парезам через нейтрализацию действия витамина B12.

На лабораторных мышах было доказано, что употребление закиси азота во время беременности минимум в 4 раза увеличивает вероятность рождения ребенка с внутриутробными уродствами.

Соединение также имеет газообразное состояние и очень ядовито. В организме человека оксид азота синтезируется в небольших количествах и оказывает сосудорасширяющее действие, которое приводит к улучшению кровообращения. Эндогенный NO помогает предупредить ишемию тканей и снизить давление у лиц, страдающих гипертензией. Однако превышение концентрации и отравление ингаляционным способом приводит к большой токсичности яда.

Диоксид азота имеет специфический запах и высокую химическую активность. Даже в небольших концентрациях он негативно влияет на органы дыхательной системы, приводя к отеку легких. Дополнительно отравление оксидом азота вызывает у людей раздражение слизистой глаза, а также изменяет состав крови в сторону повышения содержания метгемоглобина. Последствиями влияния диоксида азота на организм человека могут быть утрата способности видеть в сумерках, разрушение стенок альвеол, попадание крови в легкие. При контакте с влагой соединение образует азотную кислоту, которая усиливает разрушающее действие на стенки легких.

Газ может присутствовать в воздухе больших городов с плохими санитарно-гигиеническими показателями. Поэтому поражения диоксидом азота чаще носит хроническую форму.

Азотная кислота и нитраты

Соли азотной кислоты работают как сильные окислители. В организме человека они превращаются в нитриты (соли азотистой кислоты), действие которых способствуют образованию метгемоглобина и развитию кислородного голодания. Острое отравление нитратами возможно, но чаще протекает в хронической форме. Интоксикацию диагностируют, когда концентрация метгемоглобина достигает 15%.

Симптомами острого отравления при этом будут:

Хроническая интоксикация менее выражена – наблюдается слабость, бледность, быстрая утомляемость.

Дышать чистым азотом – N2

Можно ли человеку дышать азотом? Вдыхание азота с воздухом совершенно неопасно. Однако при вдыхании чистого N2 давление кислорода в крови упадет до нуля, возникнет гипоксия. Это приведет к потере сознания и невозможности человека спасти свою жизнь. Уже при 5% концентрации кислорода и 95% концентрации азота во вдыхаемой смеси потеря сознания произойдет через 40 секунд. Клинические симптомы будут быстро проявляться и нарастать, однако человек не сможет их распознать и отреагировать.

США рассматривает возможность проведения смертной казни путем вдыхания высоких концентраций азота. Такая процедура приводит к быстрой потере сознания и, вероятно, является более гуманной, чем электрический стул. У нее нет недостатков типа неудачных попыток при лишении жизни и связанных с этим судебных разбирательств.

Азотный наркоз у водолазов

Известная всем глубинная болезнь связана с повышенной концентрацией азота. В кислородной смеси в баллонах содержится азот, который при погружении на глубину ниже 45 м оказывает токсическое действие на мозг. Первыми признаками становятся ослабление внимания, появление волнения и паники или же приступ эйфории. Возникают сильные галлюцинации: водолазы видят русалок, представляют себя рыбами и т.п. Погружение на глубину 100 м усиливает симптомы до состояния наркотического сна, который может привести к летальному исходу.

При первых признаках плохого самочувствия дайвера нужно поднять с глубины и обеспечить доступ свежего воздуха, освободив от экипировки. Наркотическое действие азота обычно проходит уже во время подъема водолаза с глубины на поверхность. Для профилактики опасности нужно нырять с группой людей, а также поддерживать контакт друг с другом, чтобы вовремя заподозрить проблему.

Промышленное производство

В настоящее время в основном используют три технологии для получения инертного азота, основанные на разделении атмосферного воздуха:

Разделяющие криогенные установки функционируют по принципу сжижения воздуха. Сначала он сжимается компрессором, затем проходит через теплообменники и расширяется в детандере. В результате охлажденный воздух становится жидкостью. За счет разной температуры кипения кислорода и азота происходит их разделение. Процесс многократно повторяется на специальных ректификационных тарелках. Завершается он получением чистейшего кислорода, аргона и азота. Данный способ наиболее эффективен для крупных предприятий по причине значительных габаритов системы, сложности ее пуска и обслуживания. Достоинство метода состоит в том, что можно получить азот наивысшей чистоты, как жидкий, так и газообразный, в любых количествах. При этом расход энергии на изготовление 1 л вещества составляет 0,4-1,6 кВт/ч (в зависимости от технологической схемы установки).

Мембранная технология разделения газов начала применяться в 70-х годах прошлого века. Высокая экономичность и эффективность данного метода послужила достойной альтернативой криогенному и адсорбционному способам получения чистого азота. Сегодня в установках используются мембраны последнего поколения высокой производительности. Теперь это не пленка, а тысячи полых волокон, на которые нанесен селективный слой. Подвижные составляющие в установке отсутствуют, поэтому значительно увеличивается продолжительность ее эксплуатации без поломок. Отфильтрованный воздух подается в систему. Кислород беспрепятственно проходит сквозь нее, а азот выводится под давлением через противоположную сторону мембраны и направляется в накопитель. С помощью данных установок изготавливается вещество с чистотой до 99,95%. Таким образом осуществляется производство азота из атмосферного воздуха. Ограниченная чистота получаемого азота не позволяет применять данный метод крупным изготовителям с большими потребностями высокочистого азота.

Недостатки применения у детей

Среди минусов данной процедуры можно отметить следующие побочные действия:

Области применения газа

Сегодня данный продукт востребован во многих отраслях промышленности: газовой, пищевой, металлургической. Однако крупные масштабы добычи азота актуальны именно для нефтехимической индустрии. Основная область применения – изготовление одноименной кислоты и других удобрений для сельского хозяйства. В технике азот используют для охлаждения различного оборудования и агрегатов. Он создает инертную среду при перекачивании горючих жидкостей.

В фармацевтике азот применяют для транспортировки химического сырья, защиты резервуаров и упаковки лекарственных средств. В электронике он предотвращает окисление в процессе производства полупроводников.

В пищевой промышленности азот в жидком состоянии используется как охлаждающий и замораживающий элемент. В газообразном виде его применяют в целях создания инертной среды при розливе негазированных напитков и масел, а также производят пропеллент для баллончиков.

Наиболее эффективный способ тушения пожаров – азотное пожаротушение. Испаряясь, вещество быстро вытесняет кислород, который требуется для поддержания горения, и огонь затухает. Затем азот быстро выветривается из помещения, при этом сберегаются материальные ценности, которые могли быть повреждены пеной, порошком или водой.

В медицине при помощи криогенной консервации сохраняют клетки и органы. Кроме того, жидким азотом разрушают пораженные участки тканей.

История возникновения

Медицинская закись азота активно применяется в анестезии. Ее использование благотворно влияет на быстрое восстановление после операций, снижая при этом различные риски.

Пищевая закись азота может быть использована в бытовых условиях. Техническую приобретают исключительно для производственных целей.

Диоксид азота впервые синтезировал Джозеф Пристли в далеком 1772 году. Сделал он это благодаря воздействию кислоты азота на медь. Изначально закись применяли в качестве анальгетика в стоматологии. Однако уже через 40 лет ее начали применять в огромном перечне процедур, касающихся хирургии. Ее стали использовать не только для анестезии, но и для обезболивания.

Хранение и соблюдение техники безопасности

Автотранспортом азот в жидком состоянии перевозят в специальных криогенных сосудах или цистернах. Потребителям доставляют газообразное вещество в сжатом виде в черных баллонах. Хранят азот в сосудах Дьюара, имеющих двойные стенки, между которыми находится вакуум. В целях уменьшения передачи тепла поверхности делают зеркальными за счет слоя серебра. Сосуды Дьюара могут быть разного объема. Емкости, вмещающие десятки литров, изготавливают из металла. В таком сосуде вещество может храниться несколько недель.

Кратковременный контакт кожи с жидким азотом не представляет серьезной опасности, так как в месте соприкосновения образуется воздушная подушка, обладающая низкой теплопроводностью. Именно она защищает ткани от травмирования. Длительный контакт азота с кожей, глазами или слизистыми оболочками вызывает их тяжелое повреждение. Пораженный участок при попадании вещества необходимо незамедлительно промыть большим количеством воды.

При испарении азота происходит его накопление на уровне пола рабочего помещения из-за низкой температуры и большей плотности, чем у воздуха. Незаметно для человека создается высокая концентрация вещества, а количество кислорода уменьшается. Это влияет на общее самочувствие: нарушается ритм дыхания и учащается пульс. При тяжелом исходе ситуации расстраивается сознание и теряется способность двигаться. Опасность состоит в том, что отравление происходит незаметно для человека, пострадавший не осознает серьезности ситуации. Поэтому помещения, в которых производится или используется азот, обязательно оснащаются надежной системой вентиляции.

Анестезия оксидом азота

На данный момент именно эта анестезия является самым доступным и широко распространенным средством для проведения ингаляций во время осуществления наркоза. Применение закиси азота не погрузит пациента в глубокий наркоз, но позволит легко и безболезненно сделать небольшие операции. В медицине этот метод ингаляции считается комбинированным. Совместно с миорелаксантом, местным анальгетиком и остальными анестезиологическими средствами, данное вещество используют в качестве вводной анестезии для проведения различных хирургических процедур.

Применение закиси азота в отдельном виде, без использования других анестетиков возможно в тех ситуациях, когда полное отключение человека не желательно. К таким ситуациям относятся:

Современные воздухоразделительные установки

предлагает отказаться от приобретения данного вещества, организовав его самостоятельное изготовление. В таком случае себестоимость полученного азота в 10-20 раз меньше покупного. Если вашему предприятию потребуется собственный источник азота, наши специалисты ознакомят вас с техническими характеристиками имеющихся установок. Мы поможем сделать оптимальный выбор агрегатов, организуем их поставку, монтаж, пуск и наладку.

Производите азот сами – отправляйте заявку на оборудование со страниц нашего сайта!

Думаю каждый из нас, хотя бы один раз видел, как замерзшие лепестки цветов или листики на деревьях легко рассыпаются в руках. Но далеко не каждый знает, как можно добиться подобного эффекта без низкой температуры воздуха на улице и в течении нескольких секунд.

В нашем видео, вы можете посмотреть, как подобное можно воплотить в жизнь.

Для создания крошащихся листьев и бутонов нам понадобится:

— большой пенопластовый стаканчик; — пропан-бутановая смесь; — толстые перчатки; — вода; — цветы или листья.

Для хранения реагента мы будем использовать пенопластовый стаканчик.

Пропан-бутановую смесь можно получить, если взять пустой баллон, перевернуть его и слить оставшуюся жидкость. Также можно воспользоваться баллончиком для заправки зажигалок. Переворачиваем его и нажимаем на насадку, из него будет вылетать жидкая пропан-бутановая смесь, которую можно распылить в пенопластовый стаканчик. Эта смесь также подходит для нашего опыта.

Если вы решили добыть смесь из баллона, не торопитесь выпускать газ, делайте это медленно, примерно за 3 минуты у вас наберется полстаканчика, это примерно столько же, сколько находится и в баллончике для заправки зажигалок. Не забывайте использовать толстые перчатки, чтобы не обморозить пальцы. Также помните, что смесь горючая – держите огонь подальше.

Когда набрано необходимое количество смеси – модно приступать к эксперименту. Берем любой цветок и опускаем на 10-15 секунд в смесь. После этого он начнет легко крошиться. Чем тоньше лепестки у цветка – тем меньше времени необходимо для получения желаемого эффекта.

На открытом воздухе наша жидкость кипит, поэтому для достижения требуемого эффекта периодически необходимо подливать пропан-бутановую смесь в стакан. Также сразу не стоит торопиться в самом начале, смесь испаряется очень быстро.

Если в смесь добавить воды, то можно увидеть, как начнут подниматься пузырьки воздуха. Получаются такие маленькие шарики льда внутри которых находится пузырек воздуха.

Если вы не совсем уверены в своих силах или познаниях физики. То лучше не проводите подобныепыты.

Жидкий азот представляет собой химическое соединение, традиционно используемое для стремительного замораживания. Правда это вещество почаще применяется в научных лабораториях, оно также может быть использовано в домашних условиях. В процессе изготовления жидкого азота необходимо проявлять осторожность, потому что это может быть небезопасно.

Вам понадобится

Инструкция

1. При создании жидкого азота главно соблюдать нужные меры предосторожности. Наденьте плотные джинсы, футболку с длинным рукавом и рабочие перчатки. Помимо того, используйте защитные очки для глаз и избегайте вероятность попадания ваших волос в радиус эксперимента. Это может недопустить допустимые телесные повреждения.

2. Используйте 2х-литровую пластиковую бутылку. Она должна быть пустой, чистой и сухой. Вы можете удалить этикетку, дабы следить за экспериментом. Возьмите острые ножницы и обрежьте приблизительно 7,5 – 8 см верхней части бутылки. Лишнюю часть выкинете.

3. Приблизительно наполовину заполните подготовленную 2л бутылку сухим льдом. Неизменно надевайте перчатки при работе с сухим льдом, от того что прикосновение к нему может привести к серьезным травмам.

4. Для приобретения жидкого азота, к сухому льду нужно добавить изопропиловый спирт (другими словами, врачебный спирт). Дабы безвредно добавить спирт, с поддержкой огромный иглы сделайте несколько отверстий в дне и по бокам 500 мл пластиковой бутылки. После этого разместите ее вовнутрь 2-литровой бутылки и опрятно поместите между кусками сухого льда. При этом огромная часть меньшей бутылки должна быть покрыта сухим льдом. По мере необходимости, дозволено добавить сухой лед. Удостоверитесь, что отверстия крошечной бутылки открыты, и плотные частицы не перекрывают доступ.

Плюсы ингаляции для детей

Закись азота в стоматологии является одним из самых безопасных лекарств. Он быстро действует, не имеет противопоказаний для здорового ребенка, мгновенно выводится из организма и не влияет на работу внутренних органов.

Последствия употребления закиси азота

Сейчас купить веселящий газ можно в специализированных интернет-магазинах с доставкой на дом. Это дает возможность наркоманам получать очередную порцию опасного вещества, последствия от употребления которого нельзя назвать веселыми:

Летальный исход возможен как при постоянном длительном воздействии газа на человеческий организм, так и при единоразовой передозировке. Нарушения мозговой деятельности и работы нервной системы коррекции не поддаются. Но, несмотря на необратимые последствия, зависимость от закиси азота среди молодежи имеет место, причем в ужасающих масштабах. Объясняется это доступностью вещества, мнимой безопасностью и гаммой получаемых эмоций: безудержный и беспричинный смех, снятие депрессии, невроза, отсутствие боли.

Закись азота: скрытая опасность

Перечисленные выше последствия зависимости от веселящего газа относятся к основным. Но стоит упомянуть и о другой опасности, подстерегающей токсикомана со стороны центральной нервной системы при формировании стойкой зависимости.

Часто молодые люди становятся участниками, так называемой, массовой токсикомании. В закрытых клубах веселящий газ распыляется в воздух, что является главной «фишкой» вечеринки. Это представляет угрозу развития зависимости, ведь отказаться от второй порции уже будет сложно.

Эксперты считают, что веселящий газ нужно запретить к продаже на всей территории страны. Закись азота относится к сильным наркотическим веществам психотропного действия и с доказанной опасностью для здоровья и жизни. А пока он находится в свободной продаже, количество токсикоманов будет стремительно увеличиваться, первенство среди которых занимают молодые люди в возрасте от 16 до 25 лет.

Источник