Azot yoğunluğu

Azot periyodik sistemin, N harfi ile gösterilen ve seri numarası 7 olan bir kimyasal elementtir. İki atomdan oluşan N2 molekülü formundadır. Bu kimyasal renksiz, kokusuz ve tatsız gaz olup, standart koşullar altında etkisizdir. Normal şartlar altında azot yoğunluğu (0 ° C ve basınç 101.3 kPa) 1.251 g / dm3'tür. Eleman, hacminin% 78,09'u kadar bir miktarda Dünya atmosferinin bir parçasıdır. İlk kez 1772'de İskoç doktoru Daniel Rutherford tarafından havanın bir parçası olarak keşfedildi.

Sıvı azot kriyojenik bir sıvıdır. Atmosfer basıncında -195.8 ° C sıcaklıkta kaynar. Bu nedenle, sadece sıvılaştırılmış gazlar veya Dewar gemileri için çelik silindir olan izole edilmiş teknelerde depolanabilir . Bu durumda, buharlaşma nedeniyle özel kayıplar olmaksızın depolanabilir veya taşınabilir. Kuru buz gibi (sıvılaştırılmış karbon dioksit, aksi takdirde karbon dioksit olarak da adlandırılır) soğutma sıvısı olarak sıvı azot kullanılır. Buna ek olarak, kan, seks hücreleri (sperm ve yumurta), diğer biyolojik örnekler ve materyallerin kriyoprezervasyonu için kullanılır. Klinik uygulamada, örneğin kriyoterapide deride kist ve siğiller çıkarken talep edilmektedir. Sıvı azotun yoğunluğu 0.808 g / cm3'tür.

Nitrik asit, amonyak, organik nitratlar (patlayıcılar, yakıt) ve siyanürler gibi endüstriyel açıdan önemli birçok bileşik N2 içerir. Molekül içerisindeki elemental azotun son derece kuvvetli bağları, standart koşullar altında (sıcaklık ve basınç) inertliğini açıklayan kimyasal reaksiyonlara katılmada zorluklara neden olur. Bu nedenlerden dolayı, N2 birçok bilimsel ve endüstriyel alanda çok önemlidir. Örneğin, petrol veya gaz çıkartırken yerinde basıncın muhafaza edilmesi gereklidir. Pratik veya bilimsel uygulamalardan herhangi biri, belirli bir basınç ve sıcaklıkta azot yoğunluğunun ne olacağını bilmeyi gerektirir. Fizik ve termodinamiğin yasalarından bilinmektedir ki, sabit bir hacim için artan sıcaklık ile gazın basıncı ve yoğunluğu artar ve tersi de olur.

Azot yoğunluğunu ne zaman ve neden bilmeniz gerekir? Bu indikatörün hesaplanması, laboratuvar uygulamasında ve üretimde N2 kullanılarak gerçekleştirilen teknolojik süreçlerin tasarımında kullanılır. Bilinen bir gaz yoğunluğu değerini kullanarak, kütlesini belirli bir hacimde hesaplamak mümkündür. Örneğin, normal şartlar altında gazın 20 dm3'lük bir hacme sahip olduğu bilinmektedir. Bu durumda, kütlesi hesaplanabilir: m = 20 • 1,251 = 25.02 g Koşullar standartlardan farklıysa ve N2 hacmi bu koşullar altında biliniyorsa, öncelikle belirli bir basınç ve sıcaklıkta azot yoğunluğunu (dizinlere göre) bulmak ve Ardından, gazın bulunduğu hacim ile çarpın.

Benzer hesaplamalar, teknolojik tesisatların malzeme dengelerinin derlenmesi sırasında üretilir. Teknolojik süreçlerin yürütülmesi, enstrümantasyon seçimi, teknik ve ekonomik göstergelerin hesaplanması vb. Için gereklidir. Örneğin, kimyasal üretimi durdurduktan sonra, tüm aparatlar ve boru hatları, açılmadan önce inert bir gaz, azot ile temizlenmeli ve onarım için sökülecektir (örneğin, helyum veya argon ile karşılaştırıldığında en ucuz ve en uygun fiyatlı). Kural olarak, cihazın veya boru hatlarının hacminden birkaç kat fazla olan N2 ile üflenirler, ancak bu şekilde yanıcı gazları ve buharı sistemden çıkarmak ve patlama veya yangın çıkarmamak mümkündür. Tamiri durdurmadan önce işlemleri planlarken teknisyen, boşaltma sisteminin hacmini ve azot yoğunluğunu bilir, tasfiye için gerekli olan N2 kütlesini hesaplar.

Doğruluk gerektirmeyen basitleştirilmiş hesaplamalar için gerçek gazlar ideal gazlarla eşitlenir ve Avogadro yasası uygulanır. 1 mol N2 kütlesi sayısal olarak 28 grama eşit olduğu ve herhangi bir ideal gazın 1 molünün hacimce 22.4 litre bulunduğundan azot yoğunluğu 28 / 22.4 = 1.25 g / l = 1.25 g / dm3 olacaktır. Yoğunluğun hızla belirlenmesine ilişkin bu yöntem, sadece N2 için değil, herhangi bir gaz için de geçerlidir. Genellikle analitik laboratuvarlarda kullanılır.