Dinitrogen

ligning: $\ rho = 3.2091 / 0.2861 ^ {{(1+ (1-T / 126.2) ^ {{0.2966}})}}$
Densitet af væsken i kmol m -3 og temperatur i Kelvin, fra 63,15 til 126,2 K.
Beregnede værdier:

T (K)	T (° C)	ρ (kmol m -3 )	ρ (gcm -3 )
63.15	−210	31,063	0,8702
67,35	−205.8	30.42895	0,85244
69,46	−203.7	30.10489	0,84336
71,56	−201.59	29.77585	0,83414
73,66	−199,49	29.44153	0,82478
75,76	−197.39	29.10159	0,81525
77,86	−195.29	28.75563	0,80556
79,96	−193.19	28.40323	0,79569
82,07	−191.09	28.04391	0,78562
84,17	-188,98	27,67712	0,77535
86,27	−186,88	27.30225	0,76485
88,37	−184,78	26.9186	0,7541
90,47	−182.68	26.52537	0,74308
92,57	-180,58	26.12162	0,73177
94,68	−178,48	25,70628	0.72014

T (K)	T (° C)	ρ (kmol m -3 )	ρ (gcm -3 )
96,78	−176,37	25,27806	0,70814
98,88	−174,27	24.83545	0,69574
100,98	−172,17	24,3766	0,68289
103.08	-170,07	23.89926	0,666951
105,18	−167,97	23.40063	0,65555
107,29	−165,87	22.87715	0,64088
109,39	−163,76	22.32416	0,62539
111,49	−161,66	21.73542	0.6089
113,59	−159,56	21.10221	0,59116
115,69	−157.46	20.41175	0,57181
117,79	−155,36	19.64393	0,55031
119,9	−153.26	18,76395	0,52565
122	−151.15	17.70125	0.49588
124.1	−149.05	16.26236	0,45557
126,2	−146,95	11.217	0,31423

Mættende damptryk

1 atm ( −195,8 ° C )

ligning: $P _ {{vs}} = exp (58.282 + {\ frac {-1084.1} {T}} + (-8.3144) \ gange ln (T) + (4.4127E-2) \ gange T ^ {{1}} )$
Tryk i pascal og temperatur i Kelvins, fra 63,15 til 126,2 K.
Beregnede værdier:

T (K)	T (° C)	P (Pa)
63.15	−210	12.508
67,35	−205.8	25.723,45
69,46	−203.7	35.577,59
71,56	−201.59	48,184.42
73,66	−199,49	64.031,18
75,76	−197.39	83.637,54
77,86	−195.29	107.551,97
79,96	−193.19	136.348,25
82,07	−191.09	170 622,28
84,17	-188,98	210.989,32
86,27	−186,88	258.081,72
88,37	−184,78	312.547,23
90,47	−182.68	375.047,83
92,57	-180,58	446,259.15
94,68	−178,48	526.870,41

T (K)	T (° C)	P (Pa)
96,78	−176,37	617,584,89
98,88	−174,27	719 120,88
100,98	−172,17	832,213.04
103.08	-170,07	957,614,16
105,18	−167,97	1.096.097,28
107,29	−165,87	1.248.458,14
109,39	−163,76	1.415.517,87
111,49	−161,66	1.598.125,98
113,59	−159,56	1.797.163,56
115,69	−157.46	2.013.546,67
117,79	−155,36	2.248.229,99
119,9	−153.26	2.502.210,55
122	−151.15	2.776.531,76
124.1	−149.05	3.072.287,54
126,2	−146,95	3.390.600

Kritisk punkt

-147,1 ° C , 33,5 atm , 3,216 dm 3 · kg -1

Triple point

-210,05 ° C , 0,127 atm

Lydens hastighed

336,96 m · s -1 ( 101,325 kPa , 0 ° C )

Termokemi

Δ vap H °

5,57 kJ · mol -1 ( 1 atm , -195,79 ° C )

C s

ligning: $C _ {{P}} = (281970) + (- 1.2281E4) \ gange T + (248.00) \ gange T ^ {{2}} + (- 2.2182) \ gange T ^ {{3}} + (7.4902 E- 3) \ gange T ^ {{4}}$
Væskens termiske kapacitet i J kmol -1 K -1 og temperatur i Kelvin fra 63,15 til 112 K.
Beregnede værdier:

T (K)	T (° C)	C s $(\ tfrac {J} {kmol \ gange K})$	C s $(\ tfrac {J} {kg \ gange K})$
63.15	−210	55 930	1997
66	−207.15	56,113	2.003
68	−205.15	56.292	2.009
69	−204.15	56,392	2.013
71	−202,15	56,607	2.021
72	−201.15	56 722	2.025
74	−199.15	56.962	2.033
76	−197.15	57 215	2.042
77	−196.15	57.347	2.047
79	−194,15	57,624	2.057
81	−192.15	57 923	2,068
82	−191.15	58.084	2.073
84	−189.15	58.434	2.086
85	−188.15	58 626	2.093
87	−186,15	59,055	2 108

T (K)	T (° C)	C s $(\ tfrac {J} {kmol \ gange K})$	C s $(\ tfrac {J} {kg \ gange K})$
89	−184,15	59.559	2.126
90	−183.15	59.844	2 136
92	−181,15	60.497	2 160
94	−179.15	61.279	2 187
95	−178,15	61 727	2.203
97	−176.15	62.756	2.240
98	−175,15	63 344	2 261
100	−173.15	64 690	2 309
102	−171.15	66.292	2366
103	−170.15	67 201	2 399
105	−168,15	69,260	2.472
107	−166.15	71 677	2.559
108	−165.15	73.034	2 607
110	−163.15	76.076	2.716
112	−161.15	79.600	2.841

Elektroniske egenskaber

1 re ionisering energi

15.5808 eV (gas)

Dielektrisk konstant

1,454 ( -203 ° C ),

1.0005480 ( 20 ° C , 101.325 kPa , gas)

Optiske egenskaber

Brydningsindeks

n _ {{D}} ^ {{25}}

1.0002732 ( 101.325 kPa )

Forholdsregler

WHMIS

TIL, A : Komprimeret gas
kritisk temperatur = −147,1 ° C

Oplysning ved 1,0% i henhold til klassificeringskriterier

NFPA 704

kølet, kryogen væske:

0 3 0

Transportere

1066

Kemler-kode:
20 : kvælende gas eller gas, der ikke udgør en subsidiær risiko
UN-nummer :
1066 : KOMPRIMERET NITROGEN
Klasse:
2.2
Klassifikationskode:
1A : Komprimeret gas, aspxidiant;
Mærkning: 2.2 : Ikke-brændbare, ikke-giftige gasser (svarer til de grupper, der er angivet med A eller stort O);

1977

Kemler -kode:
22 : nedkølet flydende gas, kvælende
UN -nummer :
1977 : KØLESKÆTENDE NITROGEN
Klasse:
2.2
Klassificeringskode:
3A : Kølet flydende gas, kvælende;
Mærkning: 2.2 : Ikke-brændbare, ikke-giftige gasser (svarer til de grupper, der er angivet med A eller stort O);

Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet.

Den dinitrogen er en diatomart molekyle består af to atomer af nitrogen . Det bemærkes N 2 .

Under normale temperatur- og trykforhold danner nitrogenmolekylerne en farveløs gas, der udgør 78% af luften .

I XXI th århundrede, dinitrogen generelt ved fortætning af luft, som er den vigtigste komponent med en koncentration på 78,06 volumen-% og 75,5 vægt-%, efterfulgt af fraktioneret destillation .

Produktion

Atmosfærisk dinitrogen kan omdannes til ammoniak ved hjælp af metoden Haber-Bosch . Den ammoniak, der produceres på denne måde, anvendes hovedsageligt til fremstilling af gødning.

Nitrogenekstraktionen fra luften kan blandt andet udføres ved hjælp af semipermeable membraner forsynet med trykluft . Disse membraner er sammensat af bundter af hule, gennemtrængelige polyphenyloxidfibre med skal belagt med et 40 nm lag .

Renheden af nitrogen frembringes af en membran afhænger af den krævede strømningshastighed: fx opnåelse af en renhed på 95% giver strømningshastigheder på op til 5.000 Nm 3 / h , mens nitrogen produktion ved 99, 5% kun tillader 0,5 Nm 3 / t .

En anden metode til produktion af nitrogen fra komprimeret luft er ved adsorption : denne type nitrogengenerator består af et symmetrisk system af reservoirer fyldt med en kulstofbaseret molekylsigte (CMS). Den komprimerede luft passerer gennem kolonnen "på linje", og under denne passage O 2 og andre atmosfæriske gasser absorberes. Den resterende gas er nitrogen klar til brug. Efter en forudindstillet tid vendes cyklussen om, "in-line" -kolonnen går i regenereringstilstand for at frigive de fangede gasser igen og frigive dem i atmosfæren (renhed op til 10 ppm O 2 ).

Verdensproduktion i millioner af tons i 2014:

	Land	Produktion	% i hele verden
1	Kina	47.3	32.6
2	Rusland	11.8	8.1
3	Indien	11.0	7.6
4	Forenede Stater	9.33	6.4
5	Indonesien	5.0	3.4
6	Trinidad og Tobago	4,73	3.3
7	Ukraine	4,24	2,9
8	Canada	3,94	2.7
9	Saudi Arabien	3.2	2.2
10	Qatar	2,99	2.1
11	Tyskland	2.8	1.9
12	Pakistan	2.7	1.9
13	Egypten	2.66	1.8
14	Frankrig	2.6	1.8
15	Iran	2.5	1.7
VERDEN I ALT		145,0	100

Biologisk fiksering

Flere bakterier er i stand til at fiksere molekylært nitrogen i luften, det første trin, før de er i stand til at inkorporere det i organiske molekyler, såsom proteiner eller nukleinbaser, der udgør nukleinsyrer, der understøtter arvelighed, såsom DNA og RNA . Disse bakterier findes især i symbiose i rødderne af planter fra fabaceae -familien .

Stabilitet

Kvælstof, der er kendetegnet ved tilstedeværelsen af en tredobbelt kovalent binding (en σ-binding og to π-bindinger ), er et meget stabilt molekyle, som derfor bruges som en inaktiv gas til at erstatte atmosfæren ved kemisk syntese . Kvælstof reagerer kun direkte med lithium og magnesium for at danne de tilsvarende nitrider Li 3 N og Mg 3 N 2 .

Stabiliteten af dinitrogen molekyle er den drivende kraft, oprindelsen af den ustabilitet, eller endog explosiveness af forbindelser, der kan frigive en dinitrogen molekyle: azider , diazoniumsalte , azodicarbonamid , etc.

Brug

Ikke-flydende nitrogen anvendes som en kryogen gas .

Nitrogengas bruges som en inert atmosfære til at beskytte produkter ( natrium , mad, organiske forbindelser , for eksempel vine), genstande eller beholdere (tanke) mod oxidation, korrosion, insekter, svampe osv.

Kvælstof bruges til at justere sammensætningen af åndedrætsblandinger i dekompressionskamre eller dykcylindre .

Andre anvendelser:
- gas brugt som et mildt pesticid til at eliminere træorme eller visse organismer ved kvælning (eksempel: lille træorm ), der har koloniseret skrøbelige gamle genstande (rammer, skulpturer og trægenstande, inkunabula, pergamenter, graveringer osv.)
- oppustningsgas til hydrauliske akkumulatorer på grund af dets passivitet over for olier;
- brandslukningsmiddel: legeret med 50% argon og undertiden med kuldioxid , er det til stede i visse automatiske gasslukkende installationer, der beskytter computerværelser eller særlige opbevaringsrum, der ikke må beskadiges af brand. pulver eller vand. Opbevares i metalflasker under et tryk på omkring 200 bar og frigives i et rum, hvor starten på en brand er blevet opdaget. Den indsprøjtede mængde kvælstof erstatter en del af atmosfæren i rummet og forårsager et fald i iltniveauet i luften. Det generelt tilbageholdte niveau på 15% oxidator afbryder fænomenet forbrænding uden dødelig virkning på menneskelig respiration;
- dæk inflation gas . Selvom luften allerede indeholder 78% kvælstof (kvælstof for at være mere præcis ), øger visse fagfolk inden for luftfarten , bilen eller Formel 1 (for eksempel) denne andel og puster dækkene med næsten ren kvælstof. Denne gas, der har egenskaben at være inert og stabil, opretholder et mere konstant tryk, selv i tilfælde af intens opvarmning af dækket. Desuden er det sværere at flygte.

Det blev brugt til konservering af kød .

Kvælstof har, i modsætning til halogenerede kemiske hæmmergasser og CFC , ikke på forhånd en skadelig virkning på miljøet (ingen indvirkning på drivhuseffekten eller på ozonlaget ). Men det kræver omfangsrige tanke, passende rør og konstruktive foranstaltninger for at klare den pludselige ekspansion af en ækvivalent på 40 til 50% af det beskyttede volumen.

Sikkerhed

Risiko for anoxi : det hyppigste tilfælde er, at folk kommer ind i tanke fyldt med kvælstof uden at indse det, fordi denne gas er lugtfri og ikke forårsager en følelse af kvælning (forårsaget af overskydende kuldioxid og ikke fravær af ilt ). Disse mennesker bliver derefter syge, mister bevidstheden, og hvis de ikke fjernes meget hurtigt fra denne situation, giver de efter. Det er nødvendigt at kontrollere tilstedeværelsen af en tilstrækkelig mængde ilt i sådanne lukkede rum, før du går ind i dem, eller at udstyre dig selv med et selvstændigt åndedrætsværn.

FN -reference for transport af farligt gods

Navn (fransk): komprimeret kvælstof
- Klasse: 2
- nummer: 1066

Navn (fransk): kølet flydende nitrogen
- Klasse: 2
- nummer: 1977

Molemasse af nitrogen 28,0 g mol −1

Noter og referencer

NITROGEN (KOMPRIMERET GAS) og NITROGEN (LIQUEFIED) , sikkerhedsark (er) fra det internationale program for sikkerhed med kemiske stoffer , hørt den 9. maj 2009
beregnet molekylmasse fra " Atomic vægte af elementerne 2007 " på www.chem.qmul.ac.uk .
" Nitrogen " , om databank om farlige stoffer (adgang til 2. marts 2010 )
(da) Robert H. Perry og Donald W. Green , Perrys Chemical Engineers 'Handbook , USA, McGraw-Hill,1997, 7 th ed. , 2400 s. ( ISBN 0-07-049841-5 ) , s. 2-50
(in) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press,2009, 90 th ed. , 2804 s. , Indbundet ( ISBN 978-1-4200-9084-0 )
(in) David R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC,2008, 89 th ed. , 2736 s. ( ISBN 978-1-4200-6679-1 ) , s. 10-205
" Kontor for stråling, kemisk og biologisk sikkerhed (ORCBS) " (åbnet 21. april 2009 )
" Nitrogen " i kemikaliedatabasen Reptox fra CSST (Quebec-organisation med ansvar for arbejdsmiljø), åbnet den 24. april 2009
Se f.eks. (I) Stephen A. Lawrence, Amines. Syntese, egenskaber og applikationer , Cambridge University Press,2006, 384 s. ( ISBN 978-0-521-02972-8 , læs online ) , "En introduktion til aminerne".
(i) Deborah A. Kramer , " USGS Minerals Information: Nitrogen " på minerals.usgs.gov (adgang 20. november 2016 ) .
Hvorfor pumpe dine dæk op med nitrogen? norauto.fr, hørt i september 2017