Как сделать житкий азот

Как получить жидкий азот

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.

5. Старательно влейте малое число спирта в крупную пластиковую бутылку, поверх сухого льда. Итогом объединения 2-х соединений станет образование жидкого азота, тот, что будет поступать в меньшую бутылку через отверстия, сделанные ранее, и конденсироваться.

6. Как только внутри меньшей бутылки будет довольное число жидкого азота, стремительно удалите ее из 2-х литровой бутылки. Разместите жидкий азот в верный контейнер и соответствующим образом обозначьте его. Для применения в грядущем, он может храниться при комнатной температуре в течение 30 дней.

Совет 2: Как сделать жидкий азот

Инструкция

1. От того что жидкий азот при контакте с воздухом и нагреве дюже стремительно испаряется, круто возрастая в объеме, его хранят в специальных условиях: либо в особых низкотемпературных емкостях, при повышенном давлении, либо в «сосудах Дьюара».

2. В текущее время применяется криогенный способ, то есть метод глубокого охлаждения воздуха. Он используется как в индустриальных масштабах, так и в лабораторных.

3. Ключевой момент – приобретение дюже низких температур, нужных для сжижения воздуха. Здесь дозволено применять три способа:- Применяя низкокипящие жидкости, при их испарении, они поглощают крупное число тепла, за счет чего крепко охлаждается воздух.-Путем дросселирования (результат Джоуля-Томпсона).-Путем адиабатического растяжения газа.

4. Особенно распространены первые два способа. При применении низкокипящих жидкостей, ступенчато используются несколько хладоагентов, подобранных таким образом, дабы сжижение одного происходило за счет испарения иного. Способ крайне результативен, но конструктивно труден.

5. 2-й способ требует заблаговременного крепкого сжатия воздуха (до 200 – 250 бар). Обширно применяется, невзирая на низкую производительность таких установок.

Полезный совет
Обширно применяется в разных областях промышленности и науки. Скажем, в качестве режущего элемента (криогенная крута), в молекулярной биологии, генной инженерии, селекционном деле (в качестве охлаждающего элемента при хранении клеточных культур и фрагментов ДНК), при пожаротушении, в случаях необходимости стремительного охлаждения оборудования, датчиков и т.д. Используется также в медицине для лечения рубцов, бородавок, папиллом, угревой сыпи. Необходим при различного рода чрезвычайных обстановках, когда появляется надобность доставки большого числа препаратов крови.

Совет 3: Как получить азот

Вам понадобится

Инструкция

1. Возьмите сульфат аммония и растворите его в дистиллированной воде, раствор должен быть интенсивным. Тем же методом приготовьте интенсивный раствор нитрита натрия.

2. Налейте немножко раствора сульфата аммония в пробирку и нагрейте его на спиртовой горелке. После этого, по каплям добавляйте туда раствор нитрита натрия. При взаимодействии этих 2-х веществ будет протекать реакция с образованием нитрита аммония, а он в свою очередь, разлагаясь от температуры, будет выделять азот.

3. Полученный азот будет загрязнен примесями, следственно, для чистки, его надобно пропустить через раствор серной кислоты. Закройте пробирку, в которой проходит реакция, пробкой с вставленной в нее трубкой, а иной конец трубки опустите на дно 2-й пробирки, в которую налита серная кислота. Часть примесей и влага задержится серной кислотой, а азот выйдет.

4. Многократно пропуская воздух через раскаленный уголь, кислород воздуха, взаимодействуя с ним, образует углекислый газ. Вы получите смесь азота и двуокиси углерода. Пропустите эту смесь через раствор гидроксида натрия (каустическая сода), углекислый газ, взаимодействуя со щелочью, останется в растворе, а на выходе будет азот.

Видео по теме

Полезный совет
Для больше добротной чистки азота дозволено пропустить его через раствор двухвалентного сульфата железа и раскаленную медь.

Источник

Жидкий азот. От Фарадея до цифрового века. Краткая история технологии.

На сегодняшний день жидкий азот занимает залуженное место в промышленности, медицине, и даже массовой культуре. Однако способ его получения известен чуть более 100 лет, что по историческим меркам сосем не много, а тема сжижения газов и законы изменений агрегатного состояния вообще имеют многовековую проблематику. О том, как современное человечество покрывает сегодняшние нужды в жидком азоте, какие технологии использует, и какая череда исследований и открытий стоит за этим, расскажет эта статья.

О переходе газов в жидкое и твёрдое состояние было известно достаточно давно, уже в конце XVIII века, на заре современной химии, этот процесс сильно интересовал учёных мужей, так как часто спонтанно проявлялся во время химических реакций. И уже в первой половине XIX века Майкл Фарадей (рис. слева) начинает масштабное исследование этого явления, один за одним сжижая все известные на тот момент газы. К чести великого учёного, ему удалось получить в жидком виде большинство газов, за исключением водорода, кислорода, закиси углерода и конечно азота. Фарадей предположил, что неудача в сгущении этих газов происходит ввиду слишком высоких температур. Технологически достичь достаточно низких температур на то время не представлялось возможным. Физики и химики продолжали экспериментировать с давлением, но «упрямые» газы (кислород и водород) даже при давлении почти в 3000 атмосфер сжимались в 800-1000 раз, совершенно отказываясь становиться жидкостью, за что получили звание «постоянные газы».

Надо сказать, что сжижение газов было бы совершенно невозможным, если бы в той же первой половине XIX века не шли исследования жидкостей и газов в противоположном направлении. В 1822 г., нагревая эфир де Латур заметил, что при нагревании до 190°С эфир из жидкого состояния резко обращается в пар, а значит пар имеет плотность равную плотности жидкости. Исследования Менделеева (рис. справа), Гирна и Дриона показали, что у всех жидкостей, нагретых выше температуры кипения при высоком давлении изрядно возрастает коэффициент расширения.

Исходя из этих опытов в 1961г. Менделеев приходит к выводу, что у всех жидкостей есть пороговая температура, при которой она независимо от давления превращается в газ, и называет её температурой абсолютного кипения. Это оказалось ключевым понятием для сжижения газов, стало окончательно ясно, что если температуру постоянных газов не опустить до критически низкой отметки, то давление здесь не поможет. И лишь в 1877г. Раулю Пикте (рис. слева) удаётся сжижить воздух, а Дж. Дьюару в 1898г. обратить в жидкость водород и усовершенствовать оборудование для хранения, чтобы сделать опыты доступными для лекций и демонстраций.

С тех пор сжиженые газы освоились во многих прикладных и промышленных отраслях деятельности человека, потребности росли вместе с развитием промышленности и расходах на войны, сжиженый кислород стал топливом для освоения космоса, вычислительные технологии стали требовать мощных хладогентов. Сжиженый азот стал требоваться в глобальных масштабах. Технологии его получения, хранения и транспортировки совершенствовались.

Сегодня жидкий азот получают несколькими современными методами, тем не менее восходящими к открытиям Фарадея, Менделеева, Пикте и пр. Эти технологии позволяют получать азот от 99.999% чистоты (чистый азот) до 99,6% (технический). Чистота определяется испарением азота в специальном приборе, где газ отделяется от примесей и подсчитывается объемная доля (Испарённый объём минус образовавшиеся примеси). Прибор (сверху) состоит из колбы, трубок и испарителя, не требует сложных технических решений, весь процесс сопровождается только химическими реакциями с простыми реактивами (оксид железа, например. В народе- ржавчина).

Марки азота различной чистоты.

Чистый азот получают следующими методами:

Перегонка воздуха. Мембранный метод.

(справа) Воздух смесь газов, все они имеют разную температуру сжижения. Воздух забирается из атмосферы, фильтруется от тяжёлых примесей (пыль, водяной пар, CO2) и сжимается при низкой температуре. Первым отгоняется азот при температуре менее 196 градусов. Смесь проводят сквозь мембрану, задерживающую примеси. Затем отводят кислород, и аргон. Чистота азота (95%-99,6) при этом методе зависит от качества фильтрации и точности измерений. Несмотря на это, большие объёмы получаемые этим методом являются необходимостью для промышленности.

“МЕМБРАННАЯ УСТАНОВКА”

“В основе работы мембранной установки лежит принцип избирательной проницаемости: влага, СО₂ и кислород (О₂) проникают через стенку мембраны легче, чем азот (N₂)”

(виден конденсационный бак и разделительный тракт )

Перегонка. Адсорбационный метод.

Фильтрованный воздух в сжатом виде и под давлением подаётся в генератор азота. В адсорбационной установке вместо мембраны используется адсорбент, молекулярное сито из синтетических углеродных волокон, задерживающие все газы кроме азота. Молекула азота крупнее кислорода и пр. примесей, которые задерживаются в порах адсорбента, пока азот «пролетает» дальше, будучи крупноват для такого маневра. Это основной процесс при адсорбационном воздухоразделе азотным генератором. Такая установка обойдётся промышленнику дороже мембранной, как при покупке так и в обслуживании, но, продукт найдёт спрос в тонких областях, вроде криомедицины.

Более чистый азот получают в лаборатории, в гораздо более скромных объёмах. В реакциях используют горючие, ядовитые и труднодоступные для обывателя реактивы, такие как нитрат аммония, азотная кислота, аммиак и азид лития. Лаборатория это не завод, и объёмы для производства несколько не подходят, но чистота продукта до тысячной доли процента (10⁻⁵)- необходимое условие для создания и пайке современной электроники, при которой, даже малая доля примеси в защитном газе, может окислить микросхему и испортить дорогостоящую плату, содержащую ценные металлы.

Слева: Чертёж криотанка. На чертеже видны двойные стенки внутреннего и внешнего бака разделённые вакумом.

Справа: Криотанк 20 тыс.л. готовый к установке и транспортировке. вес-10 тонн.

По мимо принципиального устройства, криотанки мало что объединяет. Они бывают стационарные, небольшие, гигантские, для контейнеровозов и для поездов, бывают шарообразные, цилиндрические, конусовидные, в общем любых размеров, форм, объёмов для любых мыслимых способов перевозки. Заправляет их специальная станция для заправки сжиженных газов, оборудованная мощными насосами, компрессорами и особо надёжными соединительными узлами, так как помимо азота на них так же заправляют кислород, водород, СПГ, утечка которых может обернуться соболезнованиями президентов соседних, стран и выплатой пособий семьям персонала. Меры и системы безопасности на них самого высокого уровня, ответственные узлы дублируются автоматикой, а меры к персоналу исключают любую случайность, потому аварии там куда реже чем на бензиновых заправках или нефтяных разработках. С этих станций азот поступает на рынок и охлаждает нашу бурлящую цивилизацию, нуждающуюся не только в энергии, но и в контроле за ней, лучшим средством для которого и по сей день остаётся жидкий азот, созданный почти 150 лет назад в мире только готовящимся к рывку, осуществлённому благодаря упорству, любознательности и уму изобретателей того неторопливого века.

Источник

Жидкий азот в домашних условиях. Альтернатива жидкому азоту

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.

Источник