Tetthet av nitrogen

Kväve er et kjemisk element i det periodiske systemet, betegnet med bokstaven N og med serienummer 7. Det finnes i form av et molekyl N2, som består av to atomer. Denne kjemikalien er en fargeløs, luktfri og uten smak gass, den er inert under standardbetingelser. Tetthet av nitrogen under normale forhold (ved 0 ° C og trykk 101,3 kPa) er 1,251 g / dm3. Elementet er en del av jordens atmosfære i en mengde på 78,09% av volumet. Det ble først oppdaget som en komponent av luft av den skotske legen Daniel Rutherford i 1772.

Flytende nitrogen er en kryogen væske. Ved atmosfærisk trykk kokes det ved en temperatur på -195,8 ° C. Derfor kan den bare oppbevares i isolerte beholdere, som er stålbeholdere for flytende gasser eller Dewar-fartøy. Bare i dette tilfellet kan det lagres eller transporteres uten spesielle tap på grunn av fordampning. Som tørr is (flytende karbondioksid, ellers kalt karbondioksid), brukes flytende nitrogen som kjølevæske. I tillegg brukes den til kryopreservering av blod, kjønnsceller (spermatozoa og egg), samt andre biologiske prøver og materialer. Det er etterspurt i klinisk praksis, for eksempel i kryoterapi når du fjerner cyster og vorter på huden. Tettheten av flytende nitrogen er 0,808 g / cm3.

Mange industrielt viktige forbindelser, som salpetersyre, ammoniakk, organiske nitrater (sprengstoff, brensel) og cyanider, inneholder N2. Ekstremt sterke bindinger av elementært nitrogen i molekylet forårsaker vanskeligheter for dets deltakelse i kjemiske reaksjoner, noe som forklarer dens inertitet under standardbetingelser (temperatur og trykk). Inkludert av disse årsakene er N2 av stor betydning på mange vitenskapelige og industrielle felt. For eksempel er det nødvendig å opprettholde in situ trykk ved utvinning av olje eller gass. Noen av sine praktiske eller vitenskapelige anvendelser krever å vite hva nitrogenets tetthet vil være ved et bestemt trykk og temperatur. Det er kjent fra fysikk- og termodynamikkloven at for et konstant volum med økende temperatur vil trykket og densiteten av gassen øke , og omvendt.

Når og hvorfor trenger du å vite tettheten av nitrogen? Beregning av denne indikatoren brukes i utformingen av teknologiske prosesser som foregår ved bruk av N2, i laboratoriepraksis og i produksjon. Ved å bruke en kjent verdi av gassdensiteten, er det mulig å beregne dens masse i et bestemt volum. For eksempel er det kjent at gassen opptar et volum på 20 dm3 under normale forhold. I dette tilfellet kan massen beregnes: m = 20 • 1,251 = 25,02 g. Dersom betingelsene er forskjellige fra standardene, og volumet av N2 er kjent under disse forholdene, er det først nødvendig å finne (i henhold til katalogene) tettheten av nitrogen ved et visst trykk og en temperatur og Derefter multipliseres dette med volumet okkupert av gassen.

Lignende beregninger utføres i produksjon under samlingen av materialbalanser av teknologiske installasjoner. De er nødvendige for gjennomføring av teknologiske prosesser, valg av instrumentering, beregning av tekniske og økonomiske indikatorer, og så videre. For eksempel, etter å ha stoppet kjemisk produksjon, må alle apparater og rørledninger rengjøres med en inert gass, nitrogen før den åpnes og settes ut for reparasjon (den er den billigste og rimeligst i sammenligning, for eksempel med helium eller argon). Som regel blir de blåst med en slik mengde N2, som er flere ganger større enn apparatets eller rørets volum, bare på denne måten er det mulig å fjerne brennbare gasser og damper fra systemet og utelukke eksplosjon eller brann. Når du planlegger operasjoner før du stopper reparasjonen, beregner teknologen, som kjenner volumet av tømmesystemet og tettheten av nitrogen, massen av N2 som kreves for rensing.

For enkle beregninger som ikke krever nøyaktighet, blir ekte gasser lik ideelle gasser, og Avogadros lov er brukt. Siden massen på 1 mol N2 er numerisk lik 28 gram, og 1 mol av en hvilken som helst ideell gass opptar et volum på 22,4 liter, vil nitrogen tettheten være lik: 28 / 22,4 = 1,25 g / l = 1,25 g / dm3. Denne metoden for rask bestemmelse av tettheten gjelder for hvilken som helst gass, og ikke bare for N2. Det brukes ofte i analytiske laboratorier.